На Горох

Обнаружение заболеваний «угловатая пятнистость листьев» и «ржавчина фасоли» с помощью ИИ на основе PyTorch

Проект посвящён созданию системы компьютерного зрения для автоматического обнаружения двух распространённых заболеваний фасоли: угловатой пятнистости листьев и ржавчины. В основе решения используется язык Python, библиотека PyTorch и сверточная нейронная сеть, обученная на фотографиях здоровых и поражённых листьев. Система анализирует изображение, выделяет характерные признаки болезни и определяет предполагаемый класс поражения. Проект объединяет знания биологии растений, машинного обучения и цифровой обработки изображений, а его результат может применяться в учебных исследованиях и предварительном мониторинге состояния посевов.

  • 10 разделов в структуре
  • 5 задач проекта
  • Word + PPTX готовый файл и презентация
Гарантия уникальности Строго по ГОСТу Поддержка 24/7
Как создана эта работа

Не одна нейросеть, а команда ИИ‑агентов

Проект собирает мультиагентный конвейер из 6 ролей. Каждая отвечает за свой этап — от постановки цели до вёрстки файла — и работает с результатом предыдущей. Так получается цельная работа, а не набор ответов чат‑бота.

Оплатить 150 руб. 100 руб.
Паспорт проекта

Замысел, цель и задачи

Эти поля агент‑аналитик формирует до написания текста — по ним строится вся работа.

Идея

Создать модель искусственного интеллекта, которая по фотографии листа фасоли распознаёт угловатую пятнистость, ржавчину или отсутствие видимых признаков заболевания. Использовать PyTorch для обучения, тестирования и оценки качества классификации изображений.

Продукт

Продуктом проекта станет программный прототип классификатора изображений листьев фасоли с понятным результатом диагностики. Пользователь сможет загрузить фотографию и получить предполагаемый класс состояния растения вместе с оценкой уверенности модели.

Проблема

Ранние признаки заболеваний фасоли могут быть похожи, а их определение по внешнему виду требует ботанических знаний и внимательного осмотра. Ручная диагностика большого количества растений занимает время и может приводить к ошибкам при недостаточном качестве фотографий или освещения.

Актуальность

Применение компьютерного зрения позволяет ускорить предварительный осмотр растений и сделать диагностику доступнее для учебных и сельскохозяйственных задач. Изучение PyTorch на примере болезней фасоли показывает, как методы искусственного интеллекта решают конкретную биологическую проблему.

Цель

Разработать и проверить модель на PyTorch для распознавания угловатой пятнистости листьев и ржавчины фасоли по цифровым изображениям. Оценить точность классификации и определить условия, при которых система ошибается.

Целевая аудитория

Проект рассчитан на школьников старших классов, студентов, учителей биологии и информатики, интересующихся применением искусственного интеллекта в естественных науках. Полученный прототип также может быть полезен начинающим исследователям и специалистам для предварительного анализа фотографий растений.

Задачи

  1. Изучить биологические признаки угловатой пятнистости листьев и ржавчины фасоли, а также отличия поражённых листьев от здоровых.
  2. Сформировать и разметить набор фотографий для трёх классов: здоровый лист, угловатая пятнистость и ржавчина.
  3. Подготовить изображения к обучению, применить аугментацию и разделить данные на обучающую, валидационную и тестовую выборки.
  4. Обучить классификационную модель с использованием PyTorch и подобрать основные параметры обучения.
  5. Проверить качество модели по точности, матрице ошибок и примерам неправильной классификации.

Ресурсы

Потребуются компьютер с Python, PyTorch и torchvision, набор размеченных фотографий листьев фасоли, графический редактор или средства обработки изображений, а также материалы по фитопатологии и машинному обучению.

Роли в проекте

Биолог-эксперт

Изучает возбудителей и симптомы заболеваний фасоли, формулирует критерии разметки фотографий и проверяет, соответствует ли выбранный класс реальному состоянию листа.

Разработчик модели

Создаёт код на Python и PyTorch, настраивает архитектуру нейронной сети, организует обучение, сохраняет веса модели и подготавливает процедуру распознавания новых изображений.

Специалист по данным

Собирает фотографии, удаляет некачественные примеры, распределяет изображения по классам и выборкам, применяет аугментацию и контролирует отсутствие повторов между наборами.

Аналитик результатов

Рассчитывает метрики качества, строит матрицу ошибок, исследует случаи неправильной классификации и формулирует ограничения применимости модели.

Наименование образовательного учреждения

Проект

на тему

Обнаружение заболеваний «угловатая пятнистость листьев» и «ржавчина фасоли» с помощью ИИ на основе PyTorch

Выполнил: ФИО

Руководитель: ФИО

Содержание

  • Введение 1
  • Биологические особенности болезней фасоли 2
  • Симптомы угловатой пятнистости листьев 3
  • Признаки ржавчины фасоли 4
  • Компьютерное зрение и нейронные сети 5
  • Подготовка набора данных 6
  • Разработка модели на PyTorch 7
  • Оценка качества и анализ ошибок 8
  • Заключение 9
  • Список литературы 10

Введение

Содержимое раздела

В разделе объясняется, почему заболевания листьев фасоли подходят для демонстрации возможностей искусственного интеллекта и компьютерного зрения. Формулируются объект, предмет, проблема, цель и задачи проекта, описывается предполагаемый результат и приводится связь между биологическими признаками болезни и признаками, которые может анализировать нейронная сеть.

Биологические особенности болезней фасоли

Содержимое раздела

Пункт посвящён фасоли как сельскохозяйственной культуре и условиям, влияющим на развитие инфекций. Рассматриваются возбудители угловатой пятнистости и ржавчины, пути распространения, поражаемые органы растения и влияние повреждения листьев на фотосинтез. Материал нужен для правильного понимания классов изображений и грамотной интерпретации результата модели.

Симптомы угловатой пятнистости листьев

Содержимое раздела

В разделе систематизируются внешние признаки угловатой пятнистости: форма и цвет пятен, их расположение между жилками, изменение тканей при развитии инфекции и возможное поражение черешков. Отдельно отмечаются признаки, которые можно увидеть на фотографии, а также визуальные сходства с другими повреждениями, способные привести к ошибке классификации.

Признаки ржавчины фасоли

Содержимое раздела

Пункт описывает ржавчину фасоли, возбудителя Uromyces appendiculatus и характерные пустулы на поверхности листа. Объясняется, почему цвет, выпуклость и порошистая структура поражённых участков могут служить информативными признаками для компьютерного зрения. Также рассматриваются ограничения фотографической диагностики при слабом развитии болезни.

Компьютерное зрение и нейронные сети

Содержимое раздела

Здесь раскрываются основные понятия классификации изображений, тензоров, свёртки, функции активации и функции потерь. Поясняется, как сеть постепенно преобразует пиксели в признаки и вероятности классов, почему важны нормализация и аугментация, а также чем обучение модели отличается от обычного программирования правил распознавания.

Подготовка набора данных

Содержимое раздела

В разделе описываются источники фотографий, правила отбора и разметки изображений, названия классов и требования к качеству снимков. Рассматриваются изменение размера, нормализация, повороты и другие безопасные преобразования. Отдельно объясняется разделение данных на обучающую, валидационную и тестовую части без утечки одинаковых изображений.

Разработка модели на PyTorch

Содержимое раздела

Пункт содержит описание программной реализации: загрузки данных через torchvision, создания сверточной архитектуры, выбора функции потерь и оптимизатора. Пошагово раскрывается цикл обучения с прямым распространением, вычислением ошибки, обратным распространением и обновлением весов. Также указывается, как сохраняется лучшая версия модели для последующей проверки.

Оценка качества и анализ ошибок

Содержимое раздела

В разделе приводится методика проверки классификатора на изображениях, которые не использовались при обучении. Рассматриваются accuracy, precision, recall, F1-мера и матрица ошибок, после чего анализируются примеры верных и неверных предсказаний. Обсуждается влияние освещения, фона, ракурса, стадии болезни и размера набора данных на итоговую точность.

Заключение

Содержимое раздела

В заключении обобщаются результаты биологического анализа и разработки прототипа на PyTorch, сопоставляются поставленные задачи и полученные результаты. Формулируются условия, при которых модель может использоваться для предварительного распознавания, перечисляются ограничения цифровой диагностики и предлагаются направления улучшения: расширение набора данных, применение новых архитектур и проверка на снимках из разных условий.

Список литературы

Содержимое раздела

В списке литературы приводятся научные и учебные источники о болезнях фасоли, фитопатологии, компьютерном зрении и библиотеке PyTorch. Для каждого материала указываются автор, название, год публикации или дата обращения и ссылка, если использовался интернет-ресурс. Отдельно можно включить официальную документацию PyTorch и публикации о классификации растительных изображений.

Получи Такой Проект

До 90% уникальность
Готовый файл Word
15-30 страниц
Список источников по ГОСТ
Оформление по ГОСТ
Таблицы и схемы
Презентация

Создать Проект на любую тему за 5 минут

Создать

#5968509

Готовим вашу копию…
Похожие работы

Другие работы в разделе «Проекты»

Все работы раздела