Detección automática de enfermedades foliares del cafeto mediante reconocimiento de patrones
DOI:
https://doi.org/10.51252/rcsi.v6i1.1349Palabras clave:
transferencia de conocimiento, clasificación supervisada, métricas de desempeño, validación diagnóstica, visión artificialResumen
La detección temprana de enfermedades foliares del cafeto es clave para reducir pérdidas productivas; sin embargo, el diagnóstico visual en campo presenta limitaciones asociadas a la subjetividad y la variabilidad ambiental. El objetivo de este estudio fue diseñar y evaluar un modelo híbrido de reconocimiento de patrones para clasificar hojas de cafeto sanas, con roya y con ojo de gallo a partir de imágenes capturadas en condiciones reales en Saposoa (San Martín, Perú). Se empleó un conjunto de datos propio de 1 500 imágenes validadas por especialista (500 por clase), ampliado mediante aumento de datos controlado hasta 6 000 imágenes balanceadas. ResNet18 fue utilizado como extractor de características por transferencia de aprendizaje y se compararon tres clasificadores supervisados: SVM, Random Forest y XGBoost. La evaluación se realizó mediante validación cruzada estratificada de 10 pliegues y un conjunto de prueba independiente (20%). El modelo ResNet18 + SVM obtuvo el mejor desempeño, con una accuracy de 0.9742, F1-macro de 0.9730 y AUC-macro de 0.9968, superando a Random Forest (accuracy = 0.9367) y XGBoost (accuracy = 0.9583). El análisis inferencial mediante ANOVA y la prueba de Tukey HSD confirmó diferencias estadísticamente significativas entre modelos (p < 0.001). Los resultados evidencian la robustez y viabilidad del enfoque propuesto para apoyar el diagnóstico fitosanitario del cafeto en condiciones reales de campo.
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Abade, A. S., Ferreira, P. A., & Vidal, F. de B. (2020). Plant Diseases recognition on images using Convolutional Neural Networks: A Systematic Review. Cornell University. https://doi.org/https://doi.org/10.48550/arXiv.2009.04365
Abdullah, H. M., Mohana, N. T., Khan, B. M., Ahmed, S. M., Hossain, M., Islam, K. S., Redoy, M. H., Ferdush, J., Bhuiyan, M. A. H. B., Hossain, M. M., & Ahamed, T. (2023). Present and future scopes and challenges of plant pest and disease (P&D) monitoring: Remote sensing, image processing, and artificial intelligence perspectives. Remote Sensing Applications: Society and Environment, 32, 100996. https://doi.org/10.1016/j.rsase.2023.100996
Abuhayi, B. M., & Mossa, A. A. (2023). Coffee disease classification using Convolutional Neural Network based on feature concatenation. Informatics in Medicine Unlocked, 39, 101245. https://doi.org/10.1016/j.imu.2023.101245
Adelaja, O., & Pranggono, B. (2025). Leveraging Deep Learning for Real-Time Coffee Leaf Disease Identification. AgriEngineering, 7(1), 13. https://doi.org/10.3390/agriengineering7010013
Archana, R., & Jeevaraj, P. S. E. (2024). Deep learning models for digital image processing: a review. Artificial Intelligence Review, 57(1), 11. https://doi.org/10.1007/s10462-023-10631-z
Arif, A., Putrawansyah, F., & Jangcik, I. (2025). Detection of Coffee Leaf Diseases Using Lightweight Deep Learning: A Comparative Study of EfficientNet-B0 and Vision Transformer. Ingénierie Des Systèmes d Information, 30(9), 2393–2404. https://doi.org/10.18280/isi.300915
Atila, Ü., Uçar, M., Akyol, K., & Uçar, E. (2021). Plant leaf disease classification using EfficientNet deep learning model. Ecological Informatics, 61, 101182. https://doi.org/10.1016/j.ecoinf.2020.101182
Aufar, Y., & Kaloka, T. P. (2022). Robusta coffee leaf diseases detection based on MobileNetV2 model. International Journal of Electrical and Computer Engineering (IJECE), 12(6), 6675. https://doi.org/10.11591/ijece.v12i6.pp6675-6683
Avelino, J., Cristancho, M., Georgiou, S., Imbach, P., Aguilar, L., Bornemann, G., Läderach, P., Anzueto, F., Hruska, A. J., & Morales, C. (2015). The coffee rust crises in Colombia and Central America (2008–2013): impacts, plausible causes and proposed solutions. Food Security, 7(2), 303–321. https://doi.org/10.1007/s12571-015-0446-9
Ayikpa, K. J., Ayikpa, K. J., Ayikpa, K. J., Mamadou, D., Gouton, P., & Adou, K. J. (2022). Experimental Evaluation of Coffee Leaf Disease Classification and Recognition Based on Machine Learning and Deep Learning Algorithms. Journal of Computer Science, 18(12), 1201–1212. https://doi.org/10.3844/jcssp.2022.1201.1212
Chavarro, A. F., Renza, D., & Ballesteros, D. M. (2023). Influence of Hyperparameters in Deep Learning Models for Coffee Rust Detection. Applied Sciences, 13(7), 4565. https://doi.org/10.3390/app13074565
Ehrenbergerová, L., Kučera, A., Cienciala, E., Trochta, J., & Volařík, D. (2018). Identifying key factors affecting coffee leaf rust incidence in agroforestry plantations in Peru. Agroforestry Systems, 92(6), 1551–1565. https://doi.org/10.1007/s10457-017-0101-x
Fragoso, J., Silva, C., Paixão, T., Alvarez, A. B., Júnior, O. C., Florez, R., Palomino-Quispe, F., Savian, L. G., & Trazzi, P. A. (2025). Coffee-Leaf Diseases and Pests Detection Based on YOLO Models. Applied Sciences, 15(9), 5040. https://doi.org/10.3390/app15095040
Julca-Otiniano, A., Alvarado-Huamán, L., Castro-Cepero, V., Borjas-Ventura, R., Gómez-Pando, L., Pereira, A. P., Nielen, S., Ingelbrecht, I., Silva, M. do C., & Várzea, V. (2024). New Races of Hemileia vastatrix Detected in Peruvian Coffee Fields. Agronomy, 14(8), 1811. https://doi.org/10.3390/agronomy14081811
Mansouri, N., Guessmi, H., & Alkhalil, A. (2024). A deep learning model for detection and classification of coffee-leaf diseases using the transfer-learning technique. International Journal of Advances in Intelligent Informatics, 10(3), 379. https://doi.org/10.26555/ijain.v10i3.1573
Martinez, F., Montiel, H., & Martinez, F. (2022). A Machine Learning Model for the Diagnosis of Coffee Diseases. International Journal of Advanced Computer Science and Applications, 13(4). https://doi.org/10.14569/IJACSA.2022.01304110
Novtahaning, D., Shah, H. A., & Kang, J.-M. (2022). Deep Learning Ensemble-Based Automated and High-Performing Recognition of Coffee Leaf Disease. Agriculture, 12(11), 1909. https://doi.org/10.3390/agriculture12111909
Pham, T. C., Nguyen, V. D., Le, C. H., Packianather, M., & Hoang, V.-D. (2023). Artificial intelligence-based solutions for coffee leaf disease classification. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1278(1), 012004. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1278/1/012004
Poma-Angamarca, R. A., Rojas, J. R., Sánchez-Rodríguez, A., & Ruiz-González, M. X. (2024). Diversity of Leaf Fungal Endophytes from Two Coffea arabica Varieties and Antagonism towards Coffee Leaf Rust. Plants, 13(6), 814. https://doi.org/10.3390/plants13060814
Saavedra-Ramírez, J. (2023). Impacto social de los Proyectos de Extensión Agraria durante el 2005 al 2010 en San Martín y Amazonas, Perú. Revista Amazónica de Ciencias Económicas, 2(1), e433. https://doi.org/10.51252/race.v2i1.433
Siddiqua, A., Kabir, M. A., Ferdous, T., Ali, I. B., & Weston, L. A. (2022). Evaluating Plant Disease Detection Mobile Applications: Quality and Limitations. Agronomy, 12(8), 1869. https://doi.org/10.3390/agronomy12081869
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