AVANCES EN LA DETECCIÓN DE LA MOSCA
BLANCA MEDIANTE LA APLICACIÓN DE
TÉCNICAS DE INTELIGENCIA ARTIFICIAL: UN
COMPRENSIVO ESTADO DEL ARTE
ADVANCES IN WHITEFLY DETECTION THROUGH THE
APPLICATION OF ARTIFICIAL INTELIGENCE TECHNIQUES:
A COMPREHENSIVE STATE OF THE ART
Giovanni Javier Juárez Zavaleta
Tecnológico Nacional de México Campus Acapulco, México
Miriam Martínez Arroyo
Tecnológico Nacional de México Campus Acapulco, México
José Luis Hernández Hernández
Tecnológico Nacional de México Campus Chilpancingo, México
Diana Laura Núñez Arriaga
Tecnológico Nacional de México Campus Acapulco, México
pág. 3194
DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v8i2.10750
Avances en la Detección de la Mosca Blanca mediante la Aplicación de
Técnicas de Inteligencia Artificial: Un Comprensivo Estado del Arte
Giovanni Javier Juárez Zavaleta1
mm22320007@acapulco.tecnm.mx
https://orcid.org/0000-0002-3088-6258
Tecnológico Nacional de México
Campus Acapulco
México
Miriam Martínez Arroyo
miriam.ma@acapulco.tecnm.mx
https://orcid.org/0000-0002-5685-1731
Tecnológico Nacional de México
Campus Acapulco
México
José Luis Hernández Hernández
joseluis.hh@chilpancingo.tecnm.mx
https://orcid.org/0000-0003-0231-2019
Tecnológico Nacional de México
Campus Chilpancingo
México
José Antonio Montero Valverde
jose.mv@acapulco.tecnm.mx
https://orcid.org/0009-0000-5357-3257
Tecnológico Nacional de México
Campus Acapulco
México
RESUMEN
La mosca blanca es una plaga que afecta a diversas plantas alrededor del mundo, particularmente en climas
templados y tropicales. Existen más de 1500 especies de mosca blanca pero algunas como Bemisia tabaci
y Trialeurodes vaporariorum son especialmente perjudiciales. Es crucial el monitoreo constante de los
cultivos debido al rápido ciclo reproductivo de la mosca blanca. Este artículo presenta un análisis
exhaustivo del estado actual de diversas técnicas de Inteligencia Artificial aplicadas a la detección temprana
de la mosca blanca en diferentes entornos agrícolas. El objetivo es hacer una revisión de estás técnicas, los
algoritmos implementados, las herramientas computacionales utilizadas y los parámetros relevantes para el
desarrollo de los diferentes sistemas de control y monitoreo estudiados. Los resultados de esta revisión
revelan una tendencia creciente hacia la adopción de tecnologías avanzadas para abordar los retos asociados
con el problema de plagas, identificando las principales técnicas y herramientas que pueden adaptarse para
mejorar la prevención y control de la mosca blanca, crucial para la agricultura sostenible.
Palabras clave: detección de plagas, mosca blanca, aprendizaje automático
1
Autor principal
Correspondencia: mm22320007@acapulco.tecnm.mx
pág. 3195
Advances in Whitefly Detection through the Application of Artificial
Inteligence Techniques: A Comprehensive State of the Art
ABSTRACT
Whitefly is a pest that affects various plants around the world, particularly in mild weather and tropical
climates. There are more than 1,500 species of whitefly but some such as Bemisia tabaci and Trialeurodes
vaporariorum are especially harmful. Constant monitoring of crops is crucial due to the rapid reproductive
cycle of the whitefly. This article presents an exhaustive analysis of the current state of various Artificial
Intelligence techniques applied to the early detection of whitefly in different agricultural environments. The
objective is to review these techniques, the algorithms implemented, the computational tools used and the
relevant parameters for the development of the different control and monitoring systems studied. The results
of this review reveal a growing trend towards the adoption of advanced technologies to address the
challenges associated with the pest problem, identifying the main techniques and tools that can be adapted
to improve the prevention and control of whiteflies, crucial for sustainable agriculture.
Keywords: pest detection, white fly, machine learning
Artículo recibido 05 marzo 2024
Aceptado para publicación: 08 abril 2024
pág. 3196
INTRODUCCIÓN
Es bien sabido que la agricultura ha sido una de las actividades más importantes para prevalecer la
existencia del ser humano y que su contribución ha sido fundamental en la evolución de la raza humana.
Sin embargo, existen muchas acciones que afectan la producción de los distintos alimentos obtenidos de
esta actividad, y una de ellas es la amenaza que representan las plagas (AGROASEMEX, 2019). Sus daños
pueden afectar a poblaciones vegetales o animales y destruir cultivos enteros, perjudicando en la salud y en
el medio ambiente.
La mosca blanca es un pequeño insecto de aproximadamente 3mm, afecta a diversas especies de cultivos
como jitomate, chile, papa, frijol, pepino, melón, sandía, entre otros (INIFAP, 2020). Buscan climas que
oscilen entre los 17°C y los 36°C y pueden llegar a dañar los cultivos hasta perderlos por completo
(SENASICA). Las hembras llegan a poner en el envés de las hojas hasta 250 huevos, lo hacen
principalmente donde se encuentren los brotes y las hojas tiernas; cuentan con una alta capacidad para
adaptarse al medio, permitiendoles generar cierta resistencia a algunos compuestos químicos utilizados para
su control (Tierra De Monte, 2023).
Las técnicas de Inteligencia Artificial han demostrado que pueden transformar el ámbito agrícola, mediante
diversas aplicaciones que mejoran la eficiencia y la precisión del control de plagas en los cultivos. También
contribuyen a la adopción de prácticas agrícolas más sostenibles y eficientes, maximizando los
rendimientos de los cultivos y minimizando las pérdidas (Alvarado Gastesi et al., 2024). Algunas de las
formas en que la Inteligencia Artificial contribuye en este sector son:
Detección Temprana de Plagas: Mediante el uso de algoritmos de visión por computadora y
aprendizaje profundo, las cámaras y drones equipados con sensores pueden monitorear los cultivos en
tiempo real para identificar signos tempranos de infestación de plagas. Esto permite una intervención
rápida antes de que las plagas se propaguen ampliamente.
Identificación Precisa de Especies de Plagas: La IA puede analizar imágenes de alta resolución de
los cultivos para distinguir entre diferentes tipos de plagas. Esto es crucial para aplicar el método de
control más efectivo, ya que diferentes plagas requieren diferentes estrategias de manejo.
pág. 3197
Monitoreo y Análisis de Datos Ambientales: La integración de datos recopilados de sensores
ambientales con modelos de IA permite analizar cómo las condiciones climáticas afectan la aparición
y el comportamiento de las plagas. Estos modelos pueden predecir brotes de plagas basándose en
cambios de temperatura, humedad y otros factores ambientales.
Optimización del Uso de Pesticidas: La IA puede ayudar a determinar la cantidad óptima y el
momento adecuado para la aplicación de pesticidas, minimizando el uso de químicos y reduciendo el
impacto ambiental. Esto no solo ayuda a controlar las plagas de manera más eficiente sino que también
promueve prácticas agrícolas sostenibles.
Sistemas de Alerta Temprana: Utilizando datos históricos y actuales, la IA puede desarrollar
sistemas de alerta temprana que notifican a los agricultores sobre el riesgo potencial de infestaciones
de plagas, permitiendo que se tomen medidas preventivas antes de que el problema se agrave.
Educación y Soporte a Agricultores: Las aplicaciones de IA pueden proporcionar a los agricultores
acceso a información y recomendaciones personalizadas sobre el manejo de plagas, basadas en el
análisis de datos específicos de sus cultivos y condiciones locales.
METODOLOGÍA
Para comenzar con el análisis, se propusieron ciertos criterios para realizar la búsqueda de los documentos
científicos, los cuales se enlistan a continuación:
Se definieron como palabras clave los términos “inteligencia artificial” y “mosca blanca”, y su
traducción al inglés, para utilizarlos al momento de realizar las búsquedas de los documentos.
Se eligieron bases de datos que tengan gran relevancia académica, las cuales pertenecen a los
repositorios de trabajos de tesis de diversas universidades. También se tomaron en cuenta los trabajos
presentados en conferencias y revistas de divulgación científica.
Se estableció analizar documentos con un tiempo menor a 10 años a partir de la fecha de la
publicación. Sin embargo se consideraron los escritos con tiempos mayores pero de gran relevancia
para el análisis.
pág. 3198
Se consideraron documentos escritos en los idiomas inglés y español.
Los documentos deben destacar las técnicas, herramientas y algoritmos de Inteligencia Artificial que
utilizaron en sus trabajos.
Se seleccionaron como subtemas las ideas que surgian a partir del objetivo establecido, las cuales
generaron términos que se agregaron a las palabras clave al momento de realizar las búsquedas.
De 46 documentos considerados relevantes para el estudio, se eligieron 26 que cumplían con los criterios
establecidos anteriormente.
Figura 1. Gráfica de anillo con los porcentajes de los distintos tipos de trabajos encontrados.
En los documentos analizados, se implementaron una serie de técnicas mencionadas a continuación:
Análisis de Imagen y Técnicas de Procesamiento, que incluyen la conversión de imágenes a escala de
grises, ajustes de brillo y contraste, filtrado, erosión, y realce de contornos, técnicas esenciales para una
identificación más precisa de las moscas blancas y otras plagas. En algunos trabajos se implementaron
técnicas avanzadas de procesamiento digital de imágenes, que consisten en transformaciones de modelos
de color y operaciones de morfología matemática, para aislar y analizar con precisión los elementos de
interés en las imágenes de cultivos infestados. Otras técnicas usadas fueron las de segmentación y
substracción de fondo, empleadas para diferenciar con precisión entre los insectos de interés y el fondo de
las imágenes capturadas, mejorando la exactitud de la detección y clasificación (Martin, 2011).
8%
81%
11%
pág. 3199
Algoritmos de Aprendizaje Automático, como el algoritmo de emparejamiento basado en el valor de
escala de grises y la implementación de redes generativas antagónicas (GAN) para el desarrollo de
herramientas de generación semi-automatizada de imágenes, lo cual permite ampliar los conjuntos de datos
de entrenamiento. Estos algoritmos facilitan la generalización y mejora de los conjuntos de datos y la
precisión y eficacia de los modelos predictivos (Calcagni, 2020) en la detección de plagas.
Uso de Redes Neuronales Profundas, específicamente modelos de redes neuronales convolucionales
(CNN) y transformadores convolucionales compactos (CCT), para el análisis detallado de las imágenes
capturadas y la identificación precisa de las características de las moscas blancas (Haykin, 1999). Estos
modelos representan lo último en tecnología de aprendizaje profundo, ofreciendo un rendimiento superior
en la clasificación y detección de objetos (Mauricio et al., 2023).
La Integración del Internet de las Cosas (IoT) en el monitoreo de plagas agrícolas proporciona una base
sólida para la toma de decisiones informadas. Una aplicación basada en IoT para la predicción y monitoreo
remoto en tiempo real permite una detección temprana y un manejo eficiente de las infestaciones de mosca
blanca (Farooq et al., 2020).
Figura 2. Histograma del número de documentos publicados en diferentes años.
En el análisis de las técnicas aplicadas, se identificaron variables críticas que juegan un papel fundamental
en el éxito de estos enfoques, ya que constituyen la base sobre la cual se desarrollan y validan las técnicas
11111
4
8 8
1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
2007 2013 2016 2017 2020 2021 2022 2023 2024
pág. 3200
estudiadas. Entre las variables más destacadas se encuentran:
Imágenes de Alta Resolución de Hojas de Plantas Infestadas, que son esenciales para la identificación
precisa de moscas blancas, exoesqueletos vacíos y lesiones presentes en las hojas. La resolución de estas
imágenes influye directamente en la capacidad de los algoritmos para distinguir entre distintas especies de
insectos y etapas del ciclo de vida de la mosca blanca.
Tamaño y Componentes de Color de los Insectos, que se utilizan como características distintivas para la
identificación automática. Estas variables son críticas para discriminar entre moscas blancas y otras plagas,
especialmente en sistemas donde la identificación y el conteo se realizan mediante el análisis de trampas
pegajosas en entornos de invernadero.
Datos de Entrenamiento y Prueba, que incluyen imágenes anotadas manualmente para el entrenamiento
y validación de modelos de aprendizaje profundo. La calidad y cantidad de estos datos son determinantes
para la efectividad de los modelos en la detección y clasificación de moscas blancas.
Figura 3. Gráfica circular con el porcentaje de las técnicas implementas en los documentos.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
La efectividad de las distintas técnicas y algoritmos implementados varía considerablemente según el
enfoque, los datos disponibles y el entorno específico de aplicación. Las técnicas de análisis de imagen y
1% 8%
17%
3%
6%
3%
24%
5%
1%
3%
10%
9%
4% 6% Análisis de datos
Aprendizaje automático
Aprendizaje profundo
Automatización
Clasificación
Conteo
Detección
Extracción de características
Generación de datos
IoT
Procesamiento de imágenes
Redes neuronales
Visión artificial
YOLO
pág. 3201
técnicas de procesamiento demostraron ser efectivas para preparar imágenes para una identificación precisa,
aunque se encontraron retos en el manejo de variaciones en la iluminación y en la calidad de las imágenes.
La solución implementada en varios estudios fue el uso de algoritmos avanzados de preprocesamiento para
normalizar las imágenes antes del análisis.
Los algoritmos de aprendizaje automático mostraron una alta precisión en la clasificación y detección de
plagas cuando se entrenaron con conjuntos de datos amplios y bien anotados. Sin embargo, la obtención de
dichos conjuntos de datos resultó ser un desafío, el cual se abordó mediante técnicas de aumento de datos,
incluyendo el uso de GAN para generar imágenes sintéticas. Se aseguró la variabilidad y calidad de las
imágenes generadas mediante la validación manual y ajustes iterativos de los parámetros de las GAN.
Las redes neuronales profundas proporcionaron resultados prometedores en la identificación y clasificación
de características específicas de las plagas. La complejidad computacional y la necesidad de grandes
cantidades de datos de entrenamiento fueron retos significativos, superados en parte mediante el uso de
transferencia de aprendizaje y modelos preentrenados.
Los desafíos relacionados con la conectividad y el procesamiento de datos en tiempo real se mitigaron
mediante el uso de arquitecturas de red optimizadas y algoritmos eficientes de procesamiento de señales.
CONCLUSIONES
Los estudios revisados demuestran avances significativos en la aplicación de técnicas de inteligencia
artificial para la detección temprana y el monitoreo de la mosca blanca y otras plagas en cultivos agrícolas.
Aunque se encontraron desafíos como la variabilidad de las condiciones ambientales, la calidad de las
imágenes y la necesidad de extensos conjuntos de datos de entrenamiento, las soluciones implementadas
incluyeron el uso de algoritmos de preprocesamiento avanzados, técnicas de aumento de datos y la adopción
de modelos de aprendizaje profundo especializados y adaptativos.
Las técnicas de procesamiento de imágenes y los algoritmos de aprendizaje automático, incluidas las redes
neuronales profundas, han demostrado ser altamente efectivos en la identificación y clasificación precisas
de diferentes especies de plagas a partir de imágenes de alta resolución. Esto es crucial para implementar
medidas de control de plagas específicas y oportunas.
pág. 3202
La capacidad de detectar y manejar las infestaciones de plagas de manera temprana y precisa tiene un
impacto directo en la reducción del uso excesivo de pesticidas. Esto no solo tiene implicaciones positivas
para la salud ambiental y humana sino que también ayuda a prevenir el desarrollo de resistencia en las
poblaciones de plagas, permitiendo aplicar tratamientos dirigidos que son menos perjudiciales para los
ecosistemas agrícolas y más económicos a largo plazo.
La implementación de tecnologías en el control de plagas sugiere una transición hacia métodos más
sostenibles y precisos de manejo agrícola. La adopción e integración de estas tecnologías en la gestión de
plagas tienen el potencial no solo de mejorar la eficiencia y efectividad del control de plagas sino también
de avanzar hacia prácticas agrícolas más respetuosas con el medio ambiente.
Las direcciones futuras para la investigación en este campo incluyen la mejora del acceso a grandes
conjuntos de datos anotados, el desarrollo de algoritmos de bajo recurso, la integración de datos
multimodales para mejorar la precisión de las predicciones de plagas, y la creación de estrategias de control
automatizadas basadas en IA.
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