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Físicos da USP de S. Carlos premiados

Publicado em 13 março 2012

Por Bete Cervi

Um grupo de pesquisadores do Instituto de Física de São Carlos (IFSC) da Universidade de São Paulo (USP), interior de São Paulo, ganhou o primeiro lugar do ImageCLÉF 2011 na categoria "Identificação de plantas", inaugurada em 2010 com apoio da Sociedade Francesa de Botânica. A organização francesa ImageCLÉF promove, desde 2003, o evento que lança desafios à comunidade científica global.

Os cientistas brasileiros venceram o desafio de desenvolver um sistema computacional capaz de reconhecer espécies de plantas da Europa a partir de um banco de dados de fotos das folhas.

Coordenada pelo professor Odemir Martinez Bruno, do Instituto de Física de São Carlos (IFSC) da USP, a pesquisa foi fruto do projeto Métodos de visão computacional aplicados à identificação e análise de plantas, apoiado pela FAPESP na modalidade Auxílio à Pesquisa - Regular. A equipe foi integrada por Dalcimar Casanova e João Florindo, ambos alunos de doutorado sob orientação de Bruno. Segundo Bruno, o desafio é interessante por estimular a solução de problemas complexos e importantes da computação, ao mesmo tempo em que leva a avanços que podem contribuir com outras áreas.

"O problema proposto era a identificação de plantas arbóreas da Europa. Estamos há cerca de uma década estudando a aplicação da visão computacional à identificação de plantas. O método que utilizamos se baseou no reconhecimento das plantas por meio da visualização das folhas e foi altamente eficiente. Precisamos, agora, aprimorá-lo para que possa ser utilizado de forma simples e padronizada", disse Bruno.

"Focamos-nos principalmente na detecção da forma, da enervação e da textura das folhas, levando em conta o padrão dos seus pigmentos. Com isso, estabelecemos um banco de dados que serviu como ponto de reconhecimento na imagem para o reconhecimento da espécie. Conseguimos uma taxa de acertos de quase 50%, muito acima das outras instituições competidoras", afirmou Bruno.

A eficiência mostrada pelo sistema que venceu o desafio do ImageCLÉF foi animadora, mas o grupo tem pela frente um desafio bem maior, que é a identificação das espécies florestais brasileiras. "Nosso objetivo é identificar a biodiversidade brasileira, bem mais desafiador, já que a flora europeia é muito simples quando comparada à nossa", disse Bruno.

Além de buscar métodos que permitam um levantamento florestal rápido e eficaz, os pesquisadores querem que ele seja capaz de auxiliar no estudo de fenômenos fisiológicos e evolutivos que podem ditar o melhor clima, melhor solo, melhor ambiente para o crescimento da espécie.

"Utilizamos várias abordagens para o reconhecimento, que pode ser feito a partir de fotos, de imagens produzidas por scanners, ou de imagens de microscópios de reflexão ou de transmissão", explicou Bruno. O grupo publicou, em 2011, diversos artigos com foco na identificação computacional de plantas brasileiras. Um dos artigos de mais destaque foi publicado na revista Plants Systematics and Evolution, em parceria com a professora Rosana Kolb, da Unesp de Assis e com o botânico Davi Rossato.

Segundo Bruno, à medida que os pesquisadores unem física, matemática e computação para analisar a biodiversidade por meio de imagens, conseguem avançar o conhecimento e gerar novos produtos e métodos.

Trabalho facilita tarefa botânicos

Em 2011, a equipe do projeto, em parceria com outros grupos da USP, patenteou uma tecnologia que utiliza o método de visão computacional para avaliar imagens de folhas, permitindo detectar matematicamente a carência de nutrientes em pés de milho. "Aquela foi uma metodologia bem-sucedi-da que surgiu no decorrer do projeto, com um foco diferente da ideia central do projeto. Mas nosso objetivo final é um dia chegar a uma tecnologia de reconhecimento de plantas que permita ao biólogo fazer com facilidade o levantamento de espécies de uma floresta munido apenas de um equipamento portátil", explicou o professor do IFSC-USP. 0 levantamento de espécies vegetais em florestas é tradicionalmente feito a partir de flores e frutos. As folhas não costumam ser utilizadas pela sua imensa variedade. "Para nós, o que torna a abordagem interessante é justamente a grande variabilidade das folhas, porque nos obriga a criar novos métodos. Do ponto de vista das ciências exatas, a identificação de plantas é um tipo de desafio que leva a grandes avanços na física, na matemática e na computação. Quanto mais complexo o problema, maior a oportunidade de avanço científico", afirmou Bruno.