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ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-6341-6260
Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Qualidade de fibra do algodoeiro: Integração entre inteligência artificial e fenotipagem digital
Alternate title (s): Cotton fiber quality: Integrating artificial intelligence with digital phenotyping
Author: Medeiros, Luiza Amaral
First Advisor: Sousa, Larissa Barbosa de
First member of the Committee: França, André Madeira Silveira
Second member of the Committee: Marques, Douglas José
Third member of the Committee: Siquieroli, Ana Carolina Silva
Summary: O melhoramento genético do algodão (Gossypium hirsutum L.) é fundamental para aprimorar a qualidade e a produtividade da principal fibra têxtil do mundo, especialmente diante de desafios como as mudanças climáticas e o aumento da demanda. A integração de tecnologias avançadas, como a inteligência artificial (IA) e a fenotipagem digital, está revolucionando esse processo. Este trabalho teve como objetivo principal demonstrar o potencial de duas abordagens inovadoras para a caracterização da qualidade da fibra de algodão. Primeiramente, explorou-se o uso de modelos de machine learning para predizer características da fibra a partir de variáveis climáticas. O modelo Random Forest demonstrou maior acurácia, com a precipitação e a temperatura mínima em meses específicos sendo as variáveis mais influentes. Concluiu-se que, apesar do potencial, a inclusão de dados de manejo pode aumentar significativamente a acurácia dos modelos, tornando-os mais robustos. Em seguida, avaliou-se a fenotipagem digital baseada em imagens para quantificar a intensidade da coloração da fibra. A análise de imagens permitiu a distinção de genótipos pela saturação da cor. Verificou-se que o terço superior da planta produziu fibras com menor intensidade de coloração. Além disso, índices derivados da análise de imagens, como o BI (índice de brilho) mostraram correlação positiva com importantes características da fibra, como uniformidade, resistência e comprimento. Em suma, a pesquisa destaca o valor da integração de métodos preditivos e ferramentas de fenotipagem digital para acelerar o melhoramento genético do algodão, fornecendo informações precisas e eficientes para a tomada de decisões.
Abstract: The genetic breeding of cotton (Gossypium hirsutum L.) is fundamental for improving the quality and productivity of the world's leading textile fiber, especially in the face of challenges like climate change and increasing demand. The integration of advanced technologies, such as artificial intelligence (AI) and digital phenotyping, is revolutionizing this process by optimizing the selection of desirable traits. This study aimed to demonstrate the potential of two innovative approaches for characterizing cotton fiber quality. First, we explored the use of machine learning models to predict fiber characteristics (such as micronaire, strength, and uniformity) from climatic variables. The Random Forest model showed higher accuracy, with precipitation and minimum temperature in specific months being the most influential variables. We concluded that, despite their potential, including management data could significantly increase the accuracy of the models, making them more robust. Next, we evaluated digital phenotyping based on images to quantify the intensity of fiber coloration. Image analysis allowed for the distinction of genotypes by color saturation. We found that the upper third of the plant produced fibers with lower color intensity. Furthermore, indices derived from image analysis (such as the BI index) showed a positive correlation with important fiber characteristics like uniformity, strength, and length. In summary, this research highlights the value of integrating predictive methods and digital phenotyping tools to accelerate cotton genetic breeding, providing precise and efficient information for decision-making.
Keywords: Gossypium hirsutum L
Fenotipagem digital
Machine learning
Melhoramento genético
Digital phenotyping
Genetic breeding
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIA::FITOTECNIA::MELHORAMENTO VEGETAL
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Agronomia
Quote: MEDEIROS, Luiza Amaral. Qualidade de fibra do algodoeiro: integração entre inteligência artificial e fenotipagem digital. 2025. 91f. Tese (Doutorado em Agronomia) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025. http://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.5061.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.5061
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/47782
Date of defense: 15-Sep-2025
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 2. Fome zero e agricultura sustentável - Acabar com a fome, alcançar a segurança alimentar e melhoria da nutrição e promover a agricultura sustentável.
Appears in Collections:TESE - Agronomia

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