Remote sensing techniques in detection of Mold-White and Stain-Angle bean

Este trabalho foi realizado com o objetivo de utilizar técnicas de sensoriamento remoto para detectar as doenças fúngicas do feijoeiro: mofo-branco e mancha-angular. Foram conduzidos quatro experimentos com diferentes doses de fungicidas para propiciar a ocorrência de diferentes níveis de severidade das doenças. Nos quatro experimentos foi utilizado o delineamento em blocos casualisados, com repetições e tratamentos diferentes (diferentes fungicidas e doses diferentes mais a testemunha). No Experimento 1 e 4 foi utilizada a cultivar Madrepérola; no Experimento 2, a cultivar BRSMG Majestoso; e, no Experimento 3, a cultivar Ouro Vermelho. Para as medidas dos fatores de reflectância espectral, foi utilizado um sistema dual-fiber , com dois espectrorradiômetros, obtendo dados nos comprimentos de onda compreendidos entre 400 nm a 850 nm, abrangendo a região do visível e infravermelho próximo. Foram adquiridas imagens do dossel do feijoeiro a uma altura de 3,0 m, sobre as linhas centrais da parcela. Nos Experimentos foi utilizado um sistema de aquisição de imagens composto por duas câmeras (uma colorida e uma monocromática), que capturavam duas imagens, simultaneamente, da mesma cena. Na câmera monocromática foi acoplado um filtro óptico que bloqueava a faixa do espectro visível, sensibilizando o sensor da câmera na faixa do infravermelho próximo (IVP), sendo possível assim, abranger as quatro bandas de interesse: R, G e B com uma das câmeras e IVP com a outra. Nos Experimentos 2, 3 e 4 as imagens foram convertidas em imagens de reflectância baseadas em três equações de calibração (uma para cada banda espectral de interesse: verde, vermelha, e infravermelha próxima). Foi testado um método de calibração dos valores numéricos dos pixels das imagens utilizando painéis com diferentes níveis de cinza. Estimativas do teor de clorofila foliar e do índice de área foliar (IAF) foram obtidas em cada parcela de forma indireta, utilizando-se um medidor portátil de clorofila SPAD e um ceptômetro, respectivamente, ambos mensurados simultaneamente à aquisição de medidas dos fatores de reflectância espectral e às imagens. Foram gerados gráficos com valores do espectrorradiômetro: comprimento de onda versus reflectância média do dossel para cada tratamento e em cada data de coleta de dados, com a finalidade de visualização do comportamento espectral do progresso da severidade das doenças. Com os valores dos fatores de reflectâncias, foram calculados os índices de vegetação: NDVI, GNDVI, SAVI, OSAVI, MCARI1 e MCARI2. Foi realizada uma análise de correlação entre os índices de vegetação, para cada época de coleta de dados, com a severidade de doença e a produtividade do feijoeiro. Também foi realizada uma análise de correlação dos valores de SPAD e o índice de área foliar com a severidade da doença e a produtividade do feijoeiro. Analisando os resultados obtidos é possível concluir que técnicas de sensoriamento remoto podem ser utilizadas para detecção de mofo-branco e mancha-angular no feijoeiro. Foi possível estudar o comportamento espectral da cultura do feijoeiro com diferentes níveis de severidade de mofo-branco e de mancha-angular. Considerando um nível de significância de 10%, aos 71 DAE, nos quatro experimentos foi encontrada correlação significativa com NDVI e a severidade das doenças. O teste de um método de calibração radiométrica foi feito, mas não foi possível uma distinção entre a imagem calibrada e a imagem não calibrada. Os resultados das correlações entre os índices de vegetação e produtividade do feijoeiro também são promissores, pois nos experimentos 1 e 2, aos 71 DAE, foi encontrada correlação significativa entre o GNDVI e a produtividade do feijoeiro e aos 91 DAE, todos os índices obtiveram correlação significativa com a produtividade.This study was conducted with the aim of using remote sensing techniques to detect fungal diseases of common bean: white mold and angular leaf spot. Four experiments were conducted with different doses of fungicides to favor the occurrence of different levels of disease severity. In the four experiments were used a randomized complete block design with different replicates and treatments (fungicides and different doses plus the control). In Experiment 1 and 4 was used the cultivar Madrepérola ; in Experiment 2, the cultivar BRSMG Majestoso ; and in Experiment 3, the Ouro Vermelho cultivar. For measurements of the spectral reflectance factors, it was used a system of dual-fiber, with two spectroradiometers, obtaining data at wavelengths between 400 nm to 850 nm, covering the visible and near infrared bands. Images were acquired of the bean canopy at 3.0 m height on the centerlines of the plot. It was used an imaging system consists of two cameras (one color and one monochrome), they grabbed two images simultaneously of the same scene. In the monochrome camera was attached an optical filter that blocks the visible spectral range for near-infrared (NIR) image acquisition. Thus it was covered the four interested bands: R, G and B with one of the cameras and NIR with the other. In Experiments 2, 3 and 4 digital numeric value images were converted to reflectance values images based on three calibration equations (one for each spectral band of interest: green, red, and near-infrared). It was tested a method for radiometric calibration of the digital numeric values of the images using panels with different gray levels. Estimates of chlorophyll content and leaf area index (LAI) in each plot were measured indirectly by using a portable chlorophyll meter SPAD and a ceptometer, respectively, both measured simultaneously with the reflectance factor acquisition and the images. Graphics were generated with the spectroradiometer values: mean canopy reflectance versus wavelength for each treatment and on each time of data collection, in order to display the spectral progress of disease severity. The values of reflectance factors were used to calculate vegetation indices: NDVI, GNDVI, SAVI, OSAVI, and MCARI1 MCARI2. It was performed a correlation analysis of vegetation indices with disease severity and yield for each date. It also was performed a correlation analysis of SPAD values and LAI with disease severity and yield. The remote sensing techniques can be used for detection of white mold and angular leaf spot in common bean. It was possible to study the spectral behavior of the common bean crop with severity different levels of white mold and angular leaf spot. Assuming a significance level of 10% at 71 DAE, the four experiments found a significant correlation with NDVI and severity of disease. The tested method of radiometric calibration was done, but it was not possible to discriminate between the calibrated and no calibrated image. The results of the correlations between vegetation indices and grain yield are also promising, because in experiments 1 and 2, at 71 DAE, significant correlation was found between the GNDVI and bean yield, and, at 91 DAE, all indices had significant correlation with yield.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológic