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Tipo do documento: Dissertação
Title: Relação entre índices espectrais obtidos por imagens digitais e atributos de qualidade do Tifton 85 (cynodon spp.)
Other Titles: Relationship between spectral indexes obtained by digital images and quality attributes of Tifton 85 (cynodon spp.)
Authors: Souza, Jhiorranni Freitas
Orientador(a): Costa, Anderson Gomide
Primeiro coorientador: Barros, Murilo Machado de
Primeiro membro da banca: Costa, Anderson Gomide
Segundo membro da banca: Moura, André Morais
Terceiro membro da banca: Nascimento, Amélia Laisy do
Keywords: Análise de componentes principais;sensores ópticos;forrageiras;atributos bromatológicos;Principal component analysis;optical sensors;foragers;bromatological attributes
Área(s) do CNPq: Engenharia Agrícola
Idioma: por
Issue Date: 25-Aug-2022
Publisher: Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UFRRJ
Departamento: Instituto de Tecnologia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola e Ambiental
Citation: SOUZA, Jhiorranni Freitas. Relação entre índices espectrais obtidos por imagens digitais e atributos de qualidade do Tifton 85 (cynodon spp.). 2022. 100f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Agrícola e Ambiental) - Instituto de Tecnologia, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Seropédica, 2022.
Abstract: O comércio mundial de forragens apresenta expansão pela demanda de volumosos para suprir a alimentação dos animais, mercado este, cada vez mais exigente com relação à qualidade do produto. Em geral, a qualidade das forragem são realizadas por meio da avaliação de parâmetros físico-químicos, bromatológicos e energéticos, utilizando métodos destrutivos, onerosos e que demandam tempo em laboratório. A aplicação de tecnologia a partir da visão computacional pode ser uma alternativa aos métodos tradicionais, tornando o processo menos oneroso e permitindo obter parâmetros de forma não destrutiva, com resultados de forma instantânea. O presente trabalho tem como objetivo avaliar atributos de qualidade do capim Tifton 85 (Cynodon spp.) por meio de imagens digitais RGB e RGNIR, relacionando os índices colorimétricos com as análises bromatológicas da cultura. O experimento foi conduzido em área de produção comercial localizada na Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, no município de Seropédica, RJ. Os índices espectrais foram obtidos por meio de imagens digitais (na região espectral do visível e do infravermelho próximo) da cultivar Tifton 85 (Cynodon spp.) em diferentes idades de corte (14, 28, 42 e 56 dias) e níveis de adubação NPK(0, 100, 200 e 300 kg/ha). A análise de componentes principais foi aplicada para extração dos índices mais relevantes e correlacionados com as variáveis originais, por meio do critério dos componentes principais (PC) com poder explicativo de pelo menos 70% da variabilidade total dos dados. Os valores do PC1 gerados a partir dos coeficientes associados aos índices colorimétricos de maior correlação foram relacionados por meio de uma regressão quadrádica simples com os atributos de qualidade, acúmulo de forragem, matéria mineral, proteína bruta, extrato etéreo, fibra em detergente neutro, carboidrato não fibroso e energia bruta. Predominantemente, a relação dos índices espectrais e os atributos de qualidade do capim Tifton 85, apresentaram capacidade explicativa da variância na PC1 acima de 70% para os cenários avaliados. A proteína bruta foi o parâmetro bromatológico que apresentou as maiores relações com os índices escpectrais obtidos, tanto pelas imagens RGB (R2 entre 0,61 e 0,94), quanto para as imagens RGNIR (R2 entre 0,78 e 0,99) para todas as épocas de corte avaliadas. A matéria mineral apresentou maiores relações (R2 entre 0,66 e 0,99) com as idades de corte de 14, 28 e 42 dias para as imagens RGNIR. A fibra em detergente neutro obteve R2 entre 0,86 e 0,96 para as idades de corte de 14 e 28 dias, para as imagens RGB e RGNIR. O extrato etéreo e o carboidrato não fibroso se relacionaram melhor com os índices espectrais das imagens RGNIR. A energia bruta apresentou maior relação (R2 entre 0,98 e 0,99) para as imagens RGNIR aos 14 e 28 dias. O acúmulo de forragem e sua taxa de acúmulo entre as datas de coleta, apresentaram maiores relações com as imagens RGNIR aos 28, 42 e 56 dias (R2 entre 0,78 e 0,99), sendo estes períodos os mais indicados para geração de modelos de estimativa.
Abstract: The world trade in forages has expanded due to the demand for roughage to supply animal feed, a market that is increasingly demanding in terms of product quality. In general, the quality of the forages is carried out through the evaluation of physical-chemical, chemical and energetic parameters, using destructive, costly methods that demand time in the laboratory.The application of technology from computer vision can be an alternative to traditional methods, making the process less costly and allowing to obtain parameters in a non-destructive way, with results instantly. The present work aims to evaluate quality attributes of Tifton 85 grass (Cynodon spp.) through RGB and RGNIR digital images, relating the colorimetric indices with the bromatological analysis of the culture. The experiment was carried out in an agricultural production area located at the Federal Rural University of Rio de Janeiro, in the municipality of Seropédica, RJ. The spectral indices were obtained through digital images (in the visible and near infrared spectral region) of the cultivar Tifton 85 (Cynodon spp.) at different cutting ages (14, 28, 42 and 56 days) and fertilization levels 25/0/25 NPK(0, 100, 200 and 300 kg/ha), were submitted to a principal component analysis, to extract the most relevant indices and correlated with the original variables, through the principal components criterion (PC) with explanatory power of at least 70% of the total variability of the data. The PC1 values generated from the coefficients associated with the colorimetric indices of greater correlation were related by means of a simple quadratic regression with the bromatological attributes, to evaluate the productivity, mineral matter, crude protein, ether extract, neutral detergent fiber, carbohydrate non- fibrous and raw energy. Predominantly, the relationship between the spectral indices and the quality attributes of Tifton 85 grass showed an explanatory capacity of the variance in PC1 above 70% for the evaluated scenarios. Crude protein was the bromatological parameter that presented the highest relationships with the spectral indices obtained, both by RGB images (R2 between 0.61 and 0.94) and RGNIR images (R2 between 0.78 and 0.99) for all cutting times evaluated. Mineral matter showed higher ratios (R2 between 0.66 and 0.99) with cut-off ages of 14, 28 and 42 days for RGNIR images. The neutral detergent fiber obtained R2 between 0.86 and 0.96 for the cut-off ages of 14 and 28 days, for the RGB and RGNIR images. The ether extract and the non-fibrous carbohydrate were better related to the spectral indices of the RGNIR images. Gross energy showed the highest ratio (R2 between 0.98 and 0.99) for RGNIR images at 14 and 28 days. The forage accumulation and its accumulation rate between the collection dates showed greater relationships with the RGNIR images at 28, 42 and 56 days (R2 between 0.78 and 0.99), these periods being the most suitable for generating estimation models.
URI: https://rima.ufrrj.br/jspui/handle/20.500.14407/20038
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