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Estudio y comparativa de algoritmos de detección de objetos con redes neuronales artificiales convolucionales para la detección de enfermedades en hojas

Study and comparison of objects detection algorithms using convolutional neural networks for plant diseases detection in leaves

CARLOS ALBERTO OLVERA OLVERA FRANCISCO ENELDO LOPEZ MONTEAGUDO (2019)

Recently Machine Learning and computational vision have generated interest and have found new applications in engineering. In agriculture, "smart" systems have become important tools in the detection of anomalies that decrease the quality and quantity in the harvest of agricultural products. In this research, we developed a comparison of the main object detection algorithms using Convolutional Neural Networks (CNN) implemented in Deep Learning. The results were analyzed based on the accuracy and processing time obtained with the object detection algorithms R-CNN, Fast R-CNN, and Faster R-CNN. The CCN topologies of AlexNet, GoogleNet, ResNet50, ResNet101, SqueezeNet and InceptionV3 were implemented to generate Transfer Learning in image detectors and classifiers. The topologies were trained with the PlantVillage - Dataset which is made up of more than 40,000 leaf images of 9 plant species and 24 diseases

Recientemente el Machine Learning y la visión computacional han originado interés y han encontrado nuevas aplicaciones en la ingeniería. En la agricultura, sistemas “inteligentes” se han convertido en herramientas importantes para la detección de anomalías que decrecen la calidad y cantidad en la cosecha de productos agrícolas. En esta investigación desarrollamos una comparativa de los principales algoritmos de detección de objetos usando Redes Neuronales Convolucionales (RNC) implementadas en Deep Learning. Se analizaron los resultados en base a la superposición y tiempo de procesamiento obtenidos con los algoritmos de detección de objetos R-CNN, Fast R-CNN, y Faster R-CNN. Se implementaron las arquitecturas de RNC de AlexNet, GoogleNet, ResNet50, ResNet101, SqueezeNet e InceptionV3, para generar Transfer Learning en los detectores y clasificadores de imágenes. Las arquitecturas fueron entrenadas con PlantVillage - Dataset, conformado por más 40,000 imágenes de hojas de 9 especies de plantas y 24 enfermedades.

Producción Científica de la Universidad Autónoma de Zacatecas UAZ

Conference proceedings

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA Inteligencia Artificial aplicada a la ingeniería Detección de enfermedades de plantas Redes neuronales convolucionales Deep Learning

Análisis exploratorio de enfermedades Rickettsiales transmitidas por garrapatas en perros de Ciudad Juárez, Chihuahua, México

Exploratory analysis of Rickettsial diseases transmitted by ticks in dogs from Ciudad Juarez, Chihuahua, Mexico

ANGELICA MARIA ESCARCEGA AVILA BRENDA SUSANA LUNA FLORES ANTONIO DE LA MORA COVARRUBIAS FLORINDA JIMENEZ VEGA (2018)

Durante la última década en el norte de México se ha incrementado el interés por el estudio de las enfermedades zoonóticas como son la anaplasmosis y la ehrlichiosis canina, las cuales son transmitidas por garrapatas tanto a perros como a humanos. La investigación tuvo como objetivo evaluar la presencia de Ehrlichia spp. y A. phagocytophilum en perros y garrapatas de Ciudad Juárez, Chihuahua. Utilizando la técnica de Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR, por sus siglas en inglés) se determinó una prevalencia de 40% y 66% para Ehrlichia spp., del 27% y 13% para A. phagocytophilum en muestras sanguínea de perros y en grupos de Rhipicephalus sanguineus respectivamente. En el 23% de los perros y el 11% de los grupos de garrapatas existió coinfección de ambos patógenos. El valor máximo de la tasa de infección fue de 267.10 considerando ambos patógenos. De acuerdo al análisis de secuenciación Rh. sanguineus fue clasificada como de linaje templado. Los resultados permiten suponer que existe una infestación generalizada de Rh. sanguineus en la población de estudio y que los patógenos asociados a la garrapata están circulando con una prevalencia de moderada a alta, poniendo en riesgo potencial a los habitantes de esta ciudad transfronteriza.

During the last decade in northern Mexico, the interest in the study of zoonotic diseases such as anaplasmosis and canine ehrlichiosis, which are transmitted by ticks to both dogs and humans, has increased.The

objective of this research was to evaluate the presence of Ehrlichia spp. and A. phagocytophilum in dogs and ticks from Ciudad Juarez, Chihuahua. The Polymerase Chain Reaction (PCR) technique determined a prevalence of 40% and 66% for Ehrlichia spp. and 27% and 13% for A. phagocytophilum in blood samples taken from dogs and in pools of Rhipicephalus sanguineus respectively. There was co-infection of both pathogens in 23% of the dogs and in 11% of the tick pools. The maximum value of the infection rate was 267.10, considering both pathogens. Rh. sanguineus was classified as a temperate lineage according to the sequencing analysis. The results suggest that there is a widespread infestation of Rh. sanguineus in the dog’s population. The pathogens associated with this tick species are circulating with a prevalence that goes from moderate to high, putting inhabitants of this border city at potential risk.

Article

CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA Ehrlichia spp. Anaplasma phagocytophilum Detección Rh. Sanguineus Detection

Estudio de un detector de neutrones de centelleo de 10B+ZnS(Ag) como alternativa a los detectores de 3He: Modelo MCNPX y validación

HECTOR RENE VEGA CARRILLO (2015)

Mediante métodos Monte Carlo con el código MCNPX, se ha estimado la respuesta de un detector

de neutrones de centelleo de ZnS(Ag) con un mezcla de 10B de alto enriquecimiento. El detector

consiste en cuatro placas de polimetil metacrilato (PMMA) y cinco capas de ~0,017 cm

10B+ZnS(Ag) en contacto con el PMMA. Se calculó la respuesta del detector desnudo y con

distintos espesores de moderador de polietileno de alta densidad, PEAD, para 29 fuentes

monoenergeticas y para las fuentes de 241AmBe y 252Cf de neutrones. En dichos cálculos se

estimaron las reacciones 10B(n,α)7Li y la fluencia de neutrones en la zona sensible del detector,

10B+ZnS(Ag). Se realizaron medidas en el laboratorio de medias neutrónicas, LMN-UPM, para

cuantificar las detecciones en cuentas por segundo ante una fuente de neutrones de 252Cf a 200cm

sobre la bancada, modelando con MCNPX, dichas medidas se compararon validando el modelo y se

estimó la eficiencia del ZnS(Ag) de detección α. Se realizaron cálculos en el LPN-CIEMAT. A

partir de la validación se realizaron nuevos modelos con geometrías que mejoran la respuesta del

detector tratando de alcanzar la detección de 2,5 cps-ng de 252Cf requisito para ser equiparable en

respuesta a los equipos instalados de 3He en los Monitores de Radiación tipo Pórtico, “Radiation

Portal Monitor, RPM’s”. Este tipo de detector se puede considerar alternativa a los detectores de

3He para la detección de “Special Nuclear Material, SNM”, Material Nuclear Especial.

Producción Científica de la Universidad Autónoma de Zacatecas UAZ

Conference object

CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA MCNPX detección Material Nuclear Especial neutrones

Análisis exploratorio de enfermedades Rickettsiales transmitidas por garrapatas en perros de Ciudad Juárez, Chihuahua, México

Exploratory analysis of Rickettsial diseases transmitted by ticks in dogs from Ciudad Juarez, Chihuahua, Mexico

ANGELICA MARIA ESCARCEGA AVILA BRENDA SUSANA LUNA FLORES ANTONIO DE LA MORA COVARRUBIAS Florinda Jiménez Vega (2018)

Durante la última década en el norte de México se ha incrementado el interés por el estudio de las enfermedades zoonóticas como son la anaplasmosis y la ehrlichiosis canina, las cuales son transmitidas por garrapatas tanto a perros como a humanos. La investigación tuvo como objetivo evaluar la presencia de Ehrlichia spp. y A. phagocytophilum en perros y garrapatas de Ciudad Juárez, Chihuahua. Utilizando la técnica de Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR, por sus siglas en inglés) se determinó una prevalencia de 40% y 66% para Ehrlichia spp., del 27% y 13% para A. phagocytophilum en muestras sanguínea de perros y en grupos de Rhipicephalus sanguineus respectivamente. En el 23% de los perros y el 11% de los grupos de garrapatas existió coinfección de ambos patógenos. El valor máximo de la tasa de infección fue de 267.10 considerando ambos patógenos. De acuerdo al análisis de secuenciación Rh. sanguineus fue clasificada como de linaje templado. Los resultados permiten suponer que existe una infestación generalizada de Rh. sanguineus en la población de estudio y que los patógenos asociados a la garrapata están circulando con una prevalencia de moderada a alta, poniendo en riesgo potencial a los habitantes de esta ciudad transfronteriza

During the last decade in northern Mexico, the interest in the study of zoonotic diseases such as anaplasmosis and canine ehrlichiosis, which are transmitted by ticks to both dogs and humans, has increased.The objective of this research was to evaluate the presence of Ehrlichia spp. and A. phagocytophilum in dogs and ticks from Ciudad Juarez, Chihuahua. The Polymerase Chain Reaction (PCR) technique determined a prevalence of 40% and 66% for Ehrlichia spp. and 27% and 13% for A. phagocytophilum in blood samples taken from dogs and in pools of Rhipicephalus sanguineus respectively. There was co-infection of both pathogens in 23% of the dogs and in 11% of the tick pools. The maximum value of the infection rate was 267.10, considering both pathogens. Rh. sanguineus was classified as a temperate lineage according to the sequencing analysis. The results suggest that there is a widespread infestation of Rh. sanguineus in the dog’s population. The pathogens associated with this tick species are circulating with a prevalence that goes from moderate to high, putting inhabitants of this border city at potential risk

Article

MEDICINA Y CIENCIAS DE LA SALUD Hrlichia spp. Anaplasma phagocytophilum Detección Rh. sanguineus Ehrlichia spp Naplasma phagocytophilum Detection

Estudio analítico para detectar el daño estructural sísmico de un marco de concreto reforzado

CESAR CASTILLO CASTILLO (2017)

En este trabajo se desarrolla una metodología de evaluación del daño estructural sísmico, de un modelo analítico representativo de un marco de concreto reforzado. El modelo se calibró con los resultados de pruebas experimentales de un modelo de laboratorio. Se desarrollan expresiones analíticas para calcular las rigideces de entrepiso. Dichas ecuaciones son función de las masas y los periodos de vibrar del sistema. El modelo fue sometido a distintas intensidades de movimiento en su base asociadas a distintos niveles de daño. Para cada nivel de daño se obtuvieron los periodos del modelo y sus rigideces de entrepiso bajo vibración ambiental. La vibración ambiental se modeló mediante segmentos de ruido blanco y los periodos se obtuvieron con base en las funciones de respuesta en frecuencia del sistema (FRF). Con base en los periodos identificados en cada etapa de daño y utilizando las expresiones desarrolladas se pudo evaluar el deterioro de rigidez que había sufrido el modelo, respecto a su condición original. Esta pérdida de rigidez se relacionó con la distorsión de entrepiso del modelo, la cual se asoció con los niveles de daño establecidos por la Agencia Federal para el Manejo de Emergencias (FEMA). Con base en esto fue posible conocer que una pérdida en la rigidez de entrepiso inferior al 8 % ubica al modelo estudiado en un nivel de daño identificado como ocupación inmediata. Esta metodología para detección del daño estructural puede ser utilizada para implementar acciones de mantenimiento oportuno.

Master thesis

detección daño sísmico estructura de concreto INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Sistema de detección de radiación ionizante con un diodo PIN

MARIA DANIELA ORTIZ ALLENDE (2018)

The need for the development and optimization of nuclear instrumentation has evolved from technological innovations in electronics and the need to measure radiation fields in specific applications. Currently, this evolution incorporates state-of-the-art electronic devices and systems. For some applications, the commercially available designs are too heavy, take up a lot of space and consume a lot of energy, opening an area of opportunity for the design of the optimization of systems for the detection and measurement of ionizing radiation. The objective of this work was to design a system for the detection and measurement of ionizing radiation with a detector type PIN diode. The system uses a battery bank. The pulses of the PIN diode are pre-amplified in order to shape the pulse, in the next stage they are amplified in order to be counted and / or processed in a multichannel analyzer. In this design, DIP (dual-in-line-package) technology was changed to SMD (surface mounting device), reducing volume and energy consumption; thus the resulting system occupies a smaller volume and weight. Tests were carried out with a composite radiation source. Overall, the system is very compact, easy to transport and with small energy consumption. The system was tested by inserting pulses through a pulse generator and evaluating each of the stages of its treatment. Also, a source of alpha particles of Am-241 was used and the pulse height spectrum was obtained in a multichannel analyzer.

La necesidad del desarrollar y optimizar la instrumentación nuclear, ha evolucionado a partir de las innovaciones tecnológicas en electrónica para medir campos de radiación en aplicaciones específicas. Actualmente esta evolución incorpora dispositivos y sistemas electrónicos de punta. Para algunas aplicaciones los diseños disponibles en forma comercial, son demasiado pesados, ocupan mucho espacio y consumen mucha energía, abriendo un área de oportunidad para el diseño de la optimización de sistemas de detección y medición de la radiación ionizante. El objetivo de este trabajo, fue diseñar un sistema de detección y medición de radiación ionizante con un detector tipo diodo PIN. El sistema utiliza un banco de baterías, los pulsos del diodo PIN se preamplifican con el fin de darle forma al pulso, en la siguiente etapa se amplifican con el fin de ser contados y/o procesados en un analizador multicanal. En este diseño se cambió de la tecnología DIP (dual-in-line-package) a SMD (surface mounting device) reduciendo el volumen y el consumo de energía; así el sistema resultante ocupa un menor volumen y peso. Se realizaron pruebas con una fuente de radiación compuesta. En conjunto el sistema es muy compacto, de fácil transportación y de consumo energético pequeño. Además, el sistema fue probado insertando pulsos mediante un generador de pulsos y evaluando cada una de las etapas de su tratamiento. También, se utilizó una fuente de triple de partículas alfa de Am-241 y se obtuvo el espectro de altura de pulsos en un analizador multicanal.

Producción Científica de la Universidad Autónoma de Zacatecas UAZ

Master thesis

CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA Detección radiación ionizante diodo PIN Detection ionizing radiation PIN diode

Uso de rayos cósmicos para estudiar la piramide del Sol de Teotihuacan

Using cosmic rays for the study of the pyramid of the sun at Teotihuacan

ARNULFO MARTINEZ DAVALOS JOSE RUBEN ALFARO MOLINA ERNESTO JOSE MARIA DE LA SALETE BELMONT MORENO (2005)

Trayectos

Conjuntando la fisica y la arqueología se formó un proyecto de investigación de interés para ambas disciplinas que además acrecienta la riqueza cultural de México. Usando muones, que son partículas provenientes de la alta atmósfera, se efectuará una introspección de la Pirámide del Sol de Teotihuacan para conocer su interior sin tocarla

We present a join research project of physics and anthropology of great value for the Mexican heritage. Using muons, cosmic particles from the upper atmosphere, introspection is made of the Sun Pyramid without touching it.

Article

HUMANIDADES Y CIENCIAS DE LA CONDUCTA Piramides Detección

HOLOGRAFÍA DIGITAL PULSADA APLICADA A LA LOCALIZACIÓN DE TEJIDOS BIOLÓGICOS INMERSOS EN MATERIALES SUAVES; UN NUEVO MÉTODO ÓPTICO ALTERNATIVO

MARIA DEL SOCORRO HERNANDEZ-MONTES (2007)

"Esta tesis doctoral tiene como objetivo el aplicar la Holografía Digital Pulsada (HDP) actualmente utilizada ampliamente en aplicaciones industriales en el área biológica; esto es mediante métodos ópticos no invasivos encontrar una técnica alternativa para la detección de tumores de mama (seno) en un modelo ad-hoc que simula la glándula mamaria, de las que ya hay como las mamografías, ultrasonido, resonancia magnética o la misma biopsia, debido al alto número de casos de cáncer que se presentan más frecuentemente y a que estas técnicas son invasivas.

A diferencia de la mamografía y otras técnicas que descubren cambios anatómicos, por medio de la holografía digital pulsada detectamos las micro deformaciones que sufre el objeto en estudio sobre su superficie. La medida de las micro deformaciones mostrada en imágenes de mapas de fase desenvueltos son el resultado de someter al objeto a un estímulo. El valor de las micro deformaciones se alteran cuando el objeto bajo estudio ha sido modificado con respecto a su estado inicial mediante un estímulo o cuando este contiene alguna inhomogeneidad.

La imagen del mapa de fase desenvuelto para un modelo que no contiene un defecto en su interior muestra un patrón característico y repetitivo (anillos concéntricos) que se ve modificado en su aspecto cuando el modelo contiene en su interior un defecto. En esta tesis doctoral ampliamos nuestra investigación al estudio de materiales semisólidos (gel) alcanzando una buena respuesta con esta técnica que comúnmente es usada en materiales sólidos. Nuestro interés se concentró en; aplicar la HDP en la detección de inhomogeneidades (tumores), y así discernir la existencia o no de la inhomogeneidad y usando HDP en 3D encontrar la profundidad a la que se encuentra mediante la correlación de datos reales con la medida de las micro deformaciones lo que nos permitió generar una gráfica donde podemos predecir la profundidad de la inhomogeneidad."

Doctoral thesis

INTERFEROMETRÍA DIGITAL DE MOTEADO, ESPI, HOLOGRAFÍA DIGITAL, HOLOGRAFÍA DIGITAL PULSADA, TEJIDOS BIOLÓGICOS, DETECCIÓN DE ENFERMEDADES, TUMORES, MÉTODOS ÓPTICOS, DETECCIÓN DE ONDAS CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA LUZ

Implementación de un sistema de visión para fallas de falta de remaches

CESAR EDUARDO GARCIA ORTEGA (2015)

Este trabajo inicio debido a un problema en una línea de producción que ensambla interruptores de presión para transmisiones automotrices tenía graves problemas de calidad debido a que se habían embarcado piezas con falta de remaches y esto generó un gran problema con el cliente. Para eliminar este problema se implementó un sistema de visión automatizado que detecta la falta de remache de la pieza. Debido a las restricciones de espacio en el equipo el sistema utiliza un robot para tomar la pieza y presentarla a las cámaras del sistema de visión para ser evaluada y poder tomar una determinación de que el remache se encuentra presente. El robot coloca la pieza en un transportador de descarga si el sistema no encuentra problemas en la pieza o en un contenedor si la pieza es rechazada. Gracias a la implementación de este sistema los eventos de calidad han disminuido de 6 PPMs a 1 PPM, además esa característica de inspección le fue retirada a los operadores y se pudo balancear la carga de trabajo.

Conference proceedings

Sistema de visión Detección de fallas INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA INDUSTRIAL ORGANIZACIÓN DE LA PRODUCCIÓN

Desarrollo de un método para la detección y monitoreo de picudo de caña de azúcar en Tabasco.

HUMBERTO SÁNCHEZ BOLÓN (2017)

Tesis (Maestría en Ciencias, especialista en Entomología y Acarología).- Colegio de Postgraduadosm, 2017.

La presencia de picudos (Coleoptera: Curculionidae) en el cultivo de caña de azúcar, son un problema en varias zonas de producción en México. La detección de éstos es cuando el daño está hecho, debido a que estos son ocasionados en el interior de tallos y raíces, por lo que su presencia puede pasar desapercibida a menos que se realice un monitoreo destructivo. Obtener un sistema de detección temprana y monitoreo de las poblaciones, sin la necesidad de destruir las plantas pueden ayudar a un mejor manejo de estos insectos. En el presente trabajo se propuso evaluar la eficiencia de un sistema de detección y monitoreo de picudos a base de trozos de caña hidratados, en una zona de producción donde la presencia de picudos como plaga no ha sido señalada. El sistema evaluó diferentes tiempos, edad de la caña usada como cebo, dinámica poblacional y distribución geográfica en cincuenta parcelas de la zona de influencia del Ingenio Santa Rosalía. En todos los casos se evaluó el número de picudos y especies presentes en los sistemas. Los resultados indican que el sistema evaluado fue efectivo para la detección de picudos; dos especies fueron capturadas, Apinocis sp. y Sphenophorus incurrens en diferentes proporciones lo que permitió reconocer su presencia en cada una de las zonas de estudio, el mejor tiempo de evaluación del sistema fue a las 48 horas, con cañas hidratadas a las 72 horas. La combinación de caña madura hidratada por 72 horas más insecticida fue en la que se registró el mayor número de insectos. Por lo que el uso de este método es eficiente para la detección de bajas densidades de población, se puede usar como un método de detección y monitoreo de picudos como una alternativa practica y de bajo costo para productores para la detección de estos insectos. _______________ DEVELOPMENT OF A METHOD FOR THE DETECTION AND MONITORING OF WEEVILS OF SUGAR CANE IN TABASCO. ABSTRACT: The presence of weevils (Coleoptera: Curculionidae) in the cultivation of sugar cane, are a problem in several production zones in Mexico. The detection of these is when the damage is done, because these are caused inside stems and roots, so that their presence can go unnoticed unless a destructive monitoring is performed. Obtaining a system of early detection and monitoring of populations without the need to destroy plants can help better management of these insects. In the present work it was proposed to evaluate the efficiency of a system of detection and monitoring of weevils based on pieces of cane, in a production area where the presence of weevils as a pest has not been reported. The system evaluated different times, age of the cane used as bait, population dynamics and geographical distribution in fifty plots of the area of influence of Santa Rosalía mill. In all cases the number of weevils and species present in the systems was evaluated. The results indicate that the evaluated system was effective for weevil detection. Two species were captured, Apinocis sp. and Sphenophorus incurrens in different proportions, which allowed to recognize their presence in each of the study areas, the best evaluation time of the system was at 48 hours, with rods hydrated at 72 hours. The combination of mature cane hydrated for 72 hours plus insecticide was where the highest number of insects was recorded. Thus the use of this method is efficient for the detection of low population densities, so it can be used as a method of detection and monitoring of weevils as a practical and low-cost alternative for producers to detect these insects.

Master thesis

Detección monitoreo Apinocis sp. Sphenophorus incurrens Picudo de caña Detection Monitoring Cane weevil Entomología y Acarología Maestría CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA CIENCIAS AGRARIAS AGRONOMÍA PROTECCIÓN DE LOS CULTIVOS