PASSO FUNDO – UPF projeta software para contagem e classificação de pulgões em cereais de inverno

O programa de computador AphidCV terá metodologia testada por meio de um acordo de cooperação técnica e científica entre pesquisadores da área de Computação da UPF com a Embrapa Trigo

Os afídeos, ou pulgões, como são mais conhecidos, atuam como pragas associadas aos cereais de inverno. Inúmeras pesquisas monitoram as populações desses insetos, os tipos e a severidade dos danos diretos e indiretos causados por eles. Tradicionalmente, o processo de contagem em pesquisas é realizado de forma manual e depende de microscópios e de visão apurada de um especialista. Mas um acordo de cooperação técnica e científica entre a Universidade de Passo Fundo e a Embrapa Trigo, ligado a pesquisas em desenvolvimento no Programa de Pós-Graduação em Computação Aplicada (PPGCA) da Universidade, vem desenvolvendo uma metodologia de contagem e classificação de afídeos utilizando visão computacional. O software, denominado AphidCV, automatiza os processos de contagem, classificação e mensuração, além de oportunizar agilidade e maior precisão na tarefa.

A parceria entre pesquisadores da UPF com a Embrapa Trigo é de longa data. O projeto de criação da ferramenta iniciou como um problema de pesquisa trazido pela Embrapa até o PPGCA, relacionado à contagem e à classificação de afídeos em cereais de inverno. O processo é realizado atualmente de forma manual, sendo, portanto, tarefa demorada que tende a um índice de erro elevado pela interferência de fatores como fadiga, ilusões visuais e tédio. A automação das contagens e a classificação de afídeos utilizando métodos computacionais de processamento de imagens foram apresentadas como uma alternativa para tornar a tarefa mais rápida e precisa, requerendo menos recursos humanos.

Diante da problemática, foi proposta uma dissertação para criação de uma metodologia de contagem e classificação de afídeos utilizando visão computacional para a espécie Rhopalosiphum padi. O trabalho, desenvolvido pelo egresso da UPF Elison Alfeu Lins e orientado pelo professor Dr. Rafael Rieder, contemplou o uso de técnicas de processamento de imagens e deep learning para automatizar o processo de análise de placas com os insetos. “Seguimos diretrizes bem definidas para geração da metodologia e implementação de uma versão de software para testes. O objetivo se concentrou na redução de erros relacionados à fadiga, na aceleração do processo de contagem, na mensuração imediata dos pulgões em largura, comprimento, área, perímetro e peso, além do aumento da confiabilidade dos resultados”, explica o professor que orienta o desenvolvimento.

Cooperação técnica e científica
O acordo de cooperação técnica e científica entre a UPF e a Embrapa estabelece um plano de trabalho que propõe a homologação do método rápido e automatizado para contagem e classificação de pulgões, a definição de protocolo de coleta e a criação de uma versão funcional do software com suporte para identificação de outras espécies. Como resultado, é estabelecido o registro do programa de computador da versão atual e suas atualizações para uso aberto por parte da sociedade, com resultado do projeto “Plataforma integrada para monitoramento, simulação e tomada de decisão no manejo de epidemias causadas por vírus transmitidos por insetos”.

O plano prevê três anos de trabalho, iniciando em 2018. “Nossa expectativa é ter duas versões do produto até 2020 e dar continuidade em novo projeto que considera o acompanhamento de pragas em campo aberto”, comenta Rieder. Para ele, a cooperação entre as duas instituições evidencia a importância dos estudos de Computação Aplicada da UPF em áreas relevantes do setor produtivo mundial, como a Agricultura. “Esse acordo permite estreitar ainda mais os laços de colaboração entre a UPF e a Embrapa Trigo, para a continuidade de pesquisas e parceria em novos projetos científicos, com capacidade de gerar produtos tecnológicos úteis ao homem do campo, aos centros de pesquisa e à indústria”, destaca ele.

O software
Conforme o professor Rieder, esse produto está sendo desenvolvido com recursos da biblioteca de visão computacional OpenCV, utilizando as linguagens de programação Java e Python, e as bibliotecas de inteligência artificial TensorFlow e Keras. Para tanto, a equipe de desenvolvimento utiliza computadores com processamento em GPU do Laboratório de Computação de Alto Desempenho, do Núcleo de Visualização e Modelagem Computacional do UPF Parque. “Esse espaço está atrelado ao PPGCA e congrega alunos dos cursos da área de Informática em diferentes frentes de pesquisa, como visão computacional, realidade virtual, programação paralela e distribuída, além de modelagem e simulação”, comenta ele.

Além do professor Rafael Rieder, o trabalho conta com o suporte dos pesquisadores da Embrapa Trigo, Douglas Lau e Paulo Roberto Valle da Silva Pereira, e de alunos de iniciação científica dos cursos de Agronomia, Juliana Pivato e Marília Balotin Lima, do curso de Ciência da Computação, João Pedro Mazuco Rodriguez, e do curso de Engenharia de Computação, Sandy Ismael Scoloski, além do egresso do PPGCA, Elison Alfeu Lins. “O desenvolvimento do software é responsabilidade da UPF. Já a Embrapa Trigo é responsável pela criação dos afídeos e pela validação da classificação do software. Em conjunto, será definido o protocolo para processamento de amostras, captura e digitalização em imagens”, explica Rieder.

A partir dessa cooperação, as instituições esperam oferecer uma ferramenta para que pesquisadores da área da agricultura possam aumentar o número de análises e melhorar o percentual de confiabilidade dos resultados obtidos em laboratório e campo. “Cabe destacar que, recentemente, a versão atual da ferramenta, com precisão de aproximadamente 92%, foi demonstrada no 23ª Biannual International Plant Resistance to Insects Symposium. Empresas e pesquisadores de insetos de todo o mundo mostraram bastante interesse no produto, manifestando o desejo de futuras parcerias e transferência de tecnologia”, ressalta o professor. Ele ainda cita que o evento ocorreu no Rothamsted Research, no Reino Unido, um centro de pesquisa sem fins lucrativos e líder mundial em ciência agrícola estratégica para o benefício dos agricultores e da sociedade em todo o mundo.

Fotos: Divulgação
Assessoria de Imprensa Universidade de Passo Fundo