Diferenciação de espécies de Eucalipto usando análise multivariada e espectroscopia no infravermelho
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFMS |
Texto Completo: | https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/5570 |
Resumo: | Eucalyptus wood is used for the production of cellulose, furniture, civil construction, among other applications, with the most suitable species for each use. The separation and classification of wood species is based on characteristics such as color, smell, taste, texture or brightness. Alternatively, more elaborate laboratory analyzes can be used, demanding more time and cost. Therefore, it is necessary to develop a new accurate, fast and low-cost method for classifying wood species. In this work, we investigated the use of Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) associated with machine learning as an alternative for the classification of 6 different tree species of the Eucalyptus family: Eucalyptus camaldulensis, Corymbia citriodora, GG100, Eucalyptus grandis, Eucalyptus saligna and Eucalyptus urophylla. Using machine learning algorithms on data obtained from principal component analysis (PCA) of the FTIR spectrum of powdered sapwood samples, it was possible to obtain predictive models for species classification. The infrared spectrum was divided into three regions, 4000 – 700, 3000 – 2800 and 2000 – 700 cm-1, to analyze the influence of cellulose, hemicellulose, lignin and plant extractives on the different classifiers. The Support Vector Machine (SVM) algorithm achieved an accuracy greater than 90% - in all studied intervals - in the Leave One Out Cross Validation tests. Keywords: Eucalyptus; FTIR; Machine Learning; Multivariate Analysis: Sap-wood. |
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2023-01-24T18:34:23Z2023-01-24T18:34:23Z2022https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/5570Eucalyptus wood is used for the production of cellulose, furniture, civil construction, among other applications, with the most suitable species for each use. The separation and classification of wood species is based on characteristics such as color, smell, taste, texture or brightness. Alternatively, more elaborate laboratory analyzes can be used, demanding more time and cost. Therefore, it is necessary to develop a new accurate, fast and low-cost method for classifying wood species. In this work, we investigated the use of Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) associated with machine learning as an alternative for the classification of 6 different tree species of the Eucalyptus family: Eucalyptus camaldulensis, Corymbia citriodora, GG100, Eucalyptus grandis, Eucalyptus saligna and Eucalyptus urophylla. Using machine learning algorithms on data obtained from principal component analysis (PCA) of the FTIR spectrum of powdered sapwood samples, it was possible to obtain predictive models for species classification. The infrared spectrum was divided into three regions, 4000 – 700, 3000 – 2800 and 2000 – 700 cm-1, to analyze the influence of cellulose, hemicellulose, lignin and plant extractives on the different classifiers. The Support Vector Machine (SVM) algorithm achieved an accuracy greater than 90% - in all studied intervals - in the Leave One Out Cross Validation tests. Keywords: Eucalyptus; FTIR; Machine Learning; Multivariate Analysis: Sap-wood.A madeira de eucalipto é empregada para a produção de celulose, móveis, construção civil, entre outras aplicações, possuindo espécies mais indicadas para cada uso. A separação e classificação de espécies de madeira baseia se em características como a cor, o cheiro, o sabor, a textura ou o brilho. Alternativamente, análises laboratoriais mais elaboradas podem ser empregadas, demandando maior tempo e custo para análises. Portanto, é necessário desenvolver um novo método preciso, rápido e de baixo custo para a classificação de espécies de madeira. Neste trabalho, investigamos o uso da espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) associado ao aprendizado de máquina como alternativa para a classificação de 6 diferentes espécies de árvores da família dos eucaliptos: Eucalyptus camaldulensis, Corymbia citriodora, GG100, Eucalyptus grandis, Eucalyptus saligna e Eucalyptus urophylla. Utilizando algoritmos de aprendizado de máquina nos dados obtidos da análise de componentes principais (PCA) do espectro de FTIR de amostras de alburno em pó, foi possível obter modelos preditores para a classificação das espécies. O espectro de infravermelho foi dividido em três regiões, 4000 – 700, 3000 – 2800 e 2000 – 700 cm-1, para análise da influência da celulose, hemicelulose, lignina e extrativos vegetais nos diferentes classificadores. O algoritmo Support Vector Machine (SVM), atingiu uma acurácia superior a 90% - em todos os intervalos estudados – nos testes de validação do tipo Leave One Out Cross Validation. Palavras-chave: Eucalipto; FTIR; Alburno; Análise Multivariada; Aprendizado de Máquina.Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do SulUFMSBrasilespectroscopia, Eucalipto, infravermelhoDiferenciação de espécies de Eucalipto usando análise multivariada e espectroscopia no infravermelhoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisCicero Rafael Cena da SilvaMILLER DE OLIVEIRA LACERDAinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFMSinstname:Universidade Federal de Mato Grosso do Sul (UFMS)instacron:UFMSORIGINALDisertação Mestrado - Miller.pdfDisertação Mestrado - Miller.pdfapplication/pdf23718651https://repositorio.ufms.br/bitstream/123456789/5570/-1/Diserta%c3%a7%c3%a3o%20Mestrado%20-%20Miller.pdfa5519dd7f851aa74290776b9e3c6129eMD5-1123456789/55702023-01-24 14:34:24.304oai:repositorio.ufms.br:123456789/5570Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufms.br/oai/requestri.prograd@ufms.bropendoar:21242023-01-24T18:34:24Repositório Institucional da UFMS - Universidade Federal de Mato Grosso do Sul (UFMS)false |
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