Mustafa Karpuzcu

Um pixel p nas coordenadas (x, y) possui quatro vizinhos horizontais e verticais, cujas coordenadas são dadas por:

(x + 1, y), (x_{− 1, y), (x, y + 1), (x, y − 1).}

Cada pixel está a uma unidade de distância de (x, y), sendo que alguns dos vizinhos de p ficarão fora da imagem digital se (x, y) estiver na borda da imagem.

Os quatro vizinhos diagonais de p possuem como coordenadas:

(x + 1, y + 1), (x + 1, y_{− 1), (x − 1, y + 1), (x − 1, y − 1)}

e são denotados por ND(p). Esses pontos, junto com os 4 conectado, são chamados de

8 conectado de p, representada por N8(p). Alguns dos pontos de ND(p) e N8(p) cairão

fora da imagem quando (x, y) se encontrar na borda da imagem.

A conectividade entre pixels é um conceito importante usado no estabelecimento das bordas de objetos e componentes de regiões em uma imagem. Para estabelecer se dois pixels estão conectados, é preciso determinar se estes são de alguma forma adjacentes e se seus níveis de cinza satisfazem um certo critério de similaridade. Por exemplo, em uma imagem binária com valores 0 e 1, dois pixels podem ser vizinhos, mas serão conectados apenas se tiverem o mesmo valor.

Seja V o conjunto dos valores de níveis de cinza usados para definir conectivi- dade. Por exemplo, em uma imagem em níveis de cinza, para a conectividade de pixels com uma escala de valores de intensidade, como entre 32 e 64, segue que V = {32, 33, ..., 63, 64}. Em uma imagem binária, V = {1} para a conectividade de pixels com valor 1. Neste caso, os pixels serão conectados se possuirem o mesmo valor 0 ou 1. No caso da imagem em níveis de cinza, os pixels podem ser conectados se estes pertencerem a uma determinada faixa de tolerância entre os níveis de cinza.

Geralmente, o primeiro passo em análise de imagens é a segmentação da imagem. A segmentação, como já mencionado, subdivide uma imagem em suas partes ou objetos constituintes. O nível até o qual essa subdivisão deve ser realizada depende do problema que está sendo tratado, ou seja, a segmentação deve parar quando os objetos de interesse tiverem sido identificados (Gonzalez e Woods, 2000).

No próximo capítulo, é apresentada uma proposta para o sistema de classificação fuzzy da infestação de culturas por plantas daninhas. As entradas do sistema são atrib- utos da infestação, obtidos a partir de mapas gerados por Krigagem e da identificação de objetos que constituem as imagens associadas aos mapas.

Proposta de Classificação Fuzzy

do Risco de Infestação

Neste capítulo, são definidos atributos relevantes que descrevem a infestação da cul- tura, escolhidos junto aos membros da equipe do projeto multidisciplinar o qual envolve este trabalho, e é proposto um sistema de classificação fuzzy do risco de infestação por regiões, utilizando análise de imagens. Os mapas gerados por Krigagem são trata- dos como imagens e os objetos que as constituem são identificados para obtenção dos atributos da infestação. O algoritmo de extração dos objetos que constituem a imagem associada aos mapas é apresentado.

Dada a relevância do problema de risco de infestação por plantas daninhas, uti- lizando mapas gerados por geoestatística e análise de imagens, propõe-se desenvolver uma técnica de classificação fuzzy do risco de infestação de regiões por plantas daninhas.

Para que a base de regras do sistema de classificação seja estabelecida, são seleciona- dos os atributos adequados que descrevem a infestação, cada qual com suas condições, observando-se o funcionamento de uma lavoura. A Figura 6.1 ilustra a arquitetura do sistema de classificação fuzzy que estima o risco de infestação por regiões da cultura.

6.1

Definição dos Atributos da Infestação

A partir do conhecimento existente de uma determinada região da cultura e do espe- cialista, foram estabelecidos 4 atributos mais relevantes da infestação, isto é, m = 4,

Figura 6.1: Arquitetura do sistema de classificação fuzzy com DP a densidade de plantas, F L a densidade de plantas folha larga, F E a densidade de plantas folha estreita, υ1 o atributo da cobertura foliar de plantas

daninhas por região, υ2 o atributo da densidade de sementes por região, υ3 o atributo da extensão média

dos agrupamentos de sementes e υ4 o atributo da competitividade entre plantas e cultura por região.

os quais são definidos a seguir. Os atributos 1 e 4 são calculados na geração atual da cultura e os atributos 2 e 3 são calculados na geração seguinte, a partir de populações de plantas daninhas que se reproduzem por sementes. Estes atributos são obtidos a partir da densidade de sementes e de plantas por metro quadrado, da cobertura foliar e da biomassa.

◦ υ1: Atributo da cobertura foliar de plantas daninhas na geração atual por região.

Este atributo indica a porcentagem de ocupação na região das plantas daninhas emergentes, ou seja, a porcentagem de sementes que germinaram, cujas plantas estão nesta geração. É obtido a partir de um mapa de cobertura foliar, a qual é medida por avaliação visual de especialistas, e por análise de imagens. Também pode ser obtido tomando-se a densidade de sementes na geração atual multipli- cada pela taxa de germinação g, como em (4.13). A avaliação visual feita por especialistas utiliza uma escala percentual de zero (ausência de cobertura) a cem (cobertura completa do solo). Condições do atributo: rala, moderada e densa.

◦ υ₂: Atributo da densidade de sementes de plantas daninhas na geração seguinte

de plantas daninhas de toda a cultura, ou seja, as sementes presentes nas plantas daninhas, que cairão sobre o solo podendo germinar e influenciar na infestação da geração seguinte. É obtido a partir de um mapa de distribuição da produção de sementes, que pode ser coletada em campo, e por análise de imagens. Condições do atributo: baixa, média e alta.

◦ υ₃: Atributo da extensão dos agrupamentos de sementes na geração seguinte por

região. Este atributo é obtido por análise de imagens, calculando-se o tamanho dos objetos identificados no mapa de distribuição de sementes e representa como estas sementes contribuem para a proliferação na sua vizinhança. Reflete o tamanho do agrupamento de um determinado valor de densidade de sementes, de forma que pode ser encontrada uma alta densidade de sementes mas com um pequeno agrupamento ou mancha. Condições do atributo: pequena, regular, grande.

◦ υ₄: Atributo da competitividade das plantas daninhas na geração atual por região.

Este atributo reflete a habilidade de produção de sementes das espécies de plantas daninhas. Dependendo da espécie presente na região, esta pode ser bastante agressiva à cultura, como por exemplo, as espécies de gramíneas. Uma grande porcentagem de ocupação desse tipo de planta na região pode indicar um alto risco de infestação devido à sua alta proliferação. Condições: baixa, média, alta.