Objectives. Sustainable management of plant diseases is an open challenge which has relevant economic and environmental impact. Optimal strategies rely on human expertise for field scouting under favourable conditions to assess the current presence and extent of disease symptoms. This labor-intensive task is complicated by the large field area to be scouted, combined with the millimeter-scale size of the early symptoms to be detected. In view of this, image-based detection of early disease symptoms is an attractive approach to automate this process, enabling a potential high throughput monitoring at sustainable costs. Methods. Deep learning has been successfully applied in various domains to obtain an automatic selection of the relevant image features by learning filters via a training procedure. Deep learning has recently entered also the domain of plant disease detection: following this idea, in this work we present a deep learning approach to automatically recognize powdery mildew on cucumber leaves. We focus on unsupervised deep learning techniques applied to multispectral imaging data and we propose the use of autoencoder architectures to investigate two strategies for disease detection: i) clusterization of features in a compressed space; ii) anomaly detection. Results. The two proposed approaches have been assessed by quantitative indices. The clusterization approach is not fully capable by itself to provide accurate predictions but it does cater relevant information. Anomaly detection has instead a significant potential of resolution which could be further exploited as a prior for supervised architectures with a very limited number of labeled samples.


翻译:植物疾病的可持续管理是一个开放的挑战,它具有相关的经济和环境影响。最佳战略依靠人的专门知识,在有利的条件下进行实地侦察,以评估目前存在的疾病症状和范围。这项劳动密集型任务由于要探测的大面积地区而变得复杂,需要探测的早期症状的毫米尺寸也随之而来。有鉴于此,以图像为基础探测早期疾病症状是使这一进程自动化的有吸引力的方法,能够以可持续成本进行潜在的高通过量监测。方法:在各个领域成功地应用了深层次的学习,以便通过培训程序学习过滤器自动选择相关的图像特征。深层学习最近也进入了植物疾病检测领域:根据这个想法,我们在此工作中提出了一种深层次的学习方法,自动识别黄瓜叶上的微弱粉末。我们注重在多光谱成像数据中应用的未经监督的深层学习技术,我们提议使用自动电解码结构来调查两种疾病检测战略:i)压缩空间的特征的集群化;ii)反常现象检测。根据这个想法,拟议的两种方法已经进入了植物疾病检测领域:根据这个想法,我们提出的深层次的标本进行了评估,而不是通过定量指数来评估。

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