I AE S In t er na t io na l J o urna l o f   Art if icia l In t ellig ence   ( I J - AI )   Vo l.   14 ,   No .   6 Dec em b er   2 0 2 5 ,   p p .   4 8 7 8 ~ 4 8 9 0   I SS N:  2 2 5 2 - 8 9 3 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijai.v 14 .i 6 . p p 4 8 7 8 - 4 8 9 0          4878       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij a i . ia esco r e. co m   Suppo rt  v ec tor m a chine per forma nce:  sim ula tion  and rice  pheno lo g y  appli ca tion       H eng k i Mu ra di 1, 2 ,   Asep Sa ef ud di n 1 ,   I   M a de  S um er t a j a y a 1 ,   Ag us   M o ha m a d So leh 1 ,   Dede  Dirg a ha y u Do m iri 3   1 D e p a r t me n t   o f   S t a t i s t i c a n d   D a t a   S c i e n c e ,   S c h o o l   o f   D a t a   S c i e n c e ,   M a t h e mat i c s,   a n d   I n f o r mat i c s ,   I P B   U n i v e r si t y ,   B o g o r ,   I n d o n e si a   2 R e s e a r c h   C e n t e r   f o r   D a t a   S c i e n c e   a n d   I n f o r ma t i o n ,   N a t i o n a l   R e se a r c h   a n d   I n n o v a t i o n   A g e n c y   ( B R I N ) ,   B a n d u n g ,   I n d o n e si a   3 R e s e a r c h   C e n t e r   f o r   G e o i n f o r ma t i c s,  N a t i o n a l   R e se a r c h   a n d   I n n o v a t i o n   A g e n c y   ( B R I N ) ,   B a n d u n g ,   I n d o n e s i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   May   27 2 0 2 4   R ev is ed   Oct   28 2 0 2 5   Acc ep ted   No v   08 2 0 2 5       In   t h e   c a se   o c las sifica ti o n ,   m o d e a c c u ra c y   is  e x p e c ted   to   re su lt   in   c o rre c t   p re d ictio n s.  Th is   stu d y   a ims   t o   a n a ly z e   th e   p e rfo rm a n c e   o f   two   k i n d o f   su p p o rt  v e c to m a c h in e   (S VM)  m e th o d s:  t h e   su p p o r v e c to m a c h in e   o n e   v e rsu o n e   (S VM  Ov O)  m e th o d   a n d   th e   g e n e ra li z e d   m u lt icla s s u p p o rt   v e c to m a c h in e   (G e n S VM)  m e th o d .   T h is  m e th o d   will   c o m p a re   to   t h e   g e n e ra li z e d   li n e a m o d e l,   n a m e ly   th e   m u l ti n o m ial  lo g isti c   re g re ss io n   ( M LR)   m e th o d .   S imu latio n we re   c o n d u c ted   u si n g   S V M   Ov a n d   Ge n S VM   m e th o d to   g e a n   o v e r v iew   o f   th e   p a ra m e ters   a ff e c ti n g   b o t h   m e th o d s'   p e rfo rm a n c e .   F u rth e rm o re ,   th e   th re e   c las sifica ti o n   m e th o d a re   im p lem e n ted   in   t h e   c a se   o m o d e ll in g   th e   ri c e   p h e n o lo g y   a n d   tes ted   fo r   p e r fo rm a n c e .   S imu latio n   re su lt s   sh o w   th a t,   h o we v e r,   th e   S VM   Ov a n d   G e n S VM  m a c h in e   lea rn in g   m e th o d s   a re   se n siti v e   to   th e   c h o ice   o m o d e p a ra m e ters .   Th e   e m p iri c a stu d y   re su lt s h o w   th a th e   S V M   Ov O   a n d   G e n S VM  m e th o d s   c a n   p ro d u c e   sa ti sfa c to ry   m o d e a c c u ra c y   a n d   a re   c o m p a ra b le  to   th e   M LR   m e th o d .   T h e   b e st  rice   p h e n o l o g y   m o d e a c c u ra c y   wa o b tain e d   fro m   th e   S VM  Ov O   m o d e l,   wh e re   7 9 . 2 0   ±  0 . 2 1   o v e ra ll   a c c u ra c y   a n d   7 0 . 6 9   ±  0 . 2 9   k a p p a   we re   o b tain e d .   T h is   re se a rc h   c a n   b e   c o n ti n u e d   b y   h a n d l in g   sa m p les ,   e sp e c ially   wh e n   c las m e m b e rs  a re   a   m in o rit y ,   a n d   c a n   a lso   a d d   ra n d o m   e ffe c ts t o   th e   S VM   m o d e l.   K ey w o r d s :   Gen SVM   M u ltin o m ial  lo g is tic  r eg r ess io n   O n v er s u s   o n e   Pad d y   S u p p o r v ec to r   m ac h in e   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Hen g k i M u r a d i   Dep ar tm en t o f   Statis tics   an d   Data   Scien ce ,   Sch o o l o f   Data   Scien ce ,   Ma th em atics,  an d   I n f o r m atics   I PB   Un iv er s ity   B o g o r ,   I n d o n esia   E m ail:  h en g k im u r ad is 3 @ g m ai l.c o m       1.   I NT RO D UCT I O N   T h s u p p o r v ec to r   m ac h in ( SVM)   is   a   s u p er v is ed ,   n o n - p ar am etr ic  class if icatio n   m eth o d   th at  h as  d em o n s tr ated   s tr o n g   p er f o r m an ce   in   p r o d u cin g   h i g h - ac cu r ac y   m o d els .   It   ef f ec tiv ely   a d d r ess in g   co m m o n   m o d ellin g   ch allen g es   s u ch   as   m u ltico llin ea r ity ,   n o n lin ea r it y ,   an d   o v er f itti n g   [ 1 ] ,   [ 2 ] .   D u to   its   r o b u s tn ess   an d   v er s atility ,   SVM  h as  b ee n   wid ely   ap p lied   ac r o s s   d iv er s s cien tific   f ield s ,   in clu d in g   p atter n   r ec o g n itio n   [ 3 ] ,   r e m o te  s en s in g   [ 4 ] ,   [ 5 ] ,   as   well  as m ed ical  ap p licatio n s   s u ch   as c an ce r   a n d   tu m o r   d iag n o s is   [ 6 ] ,   [ 7 ] .   T h SVM  m eth o d   was  in itially   d ev elo p ed   f o r   b i n ar y   class if icatio n   ca s es.  Dev elo p in g   SVMs  f o r   m u lticlas s   ca s e s   is   d if f icu lt  b ec au s th o u tp u ts   ar n o o n   a   ca lib r ated   s ca le  an d   ar e   d if f ic u lt  to   co m p a r e   [ 8 ] I n   th e   ca s o f   m u lticlas s   class if icatio n ,   th e   SVM  m eth o d   w as  d ev elo p e d   u s in g   p r im ar y   b i n ar y   class if icatio n ,   s u ch   as  th e   o n v er s u s   o n e   ( Ov O) ,   d ir ec te d   ac y clic  g r ap h   s u p p o r t   v ec to r   m ac h in e s   ( DAGSVM ) ,   an d     o n v e r s u s   all  ( Ov A)   m eth o d s .   T h Ov O   m eth o d   is   s o m eti m es  b etter   th an   th DAGSVM   an d   Ov A   m eth o d s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       S u p p o r t v ec to r   ma ch in p erfo r ma n ce :   s imu la tio n   a n d   r ice  p h en o lo g a p p lica tio n   ( He n g ki  Mu r a d i )   4879   [ 9 ] ,   [ 1 0 ] .   I n   th m u lticlas s   cl ass if icatio n   o f   co m p lex   r e m o te  s en s in g   d ata,   th Ov SVM  m eth o d   r em ai n s   co m p ar ab le   to   th q u an tu m   m u lticlas s   s u p p o r t   v ec to r   m ac h in ( QM SVM)   a n d   Ov m eth o d s   [ 1 1 ]   m u lticlas s   class if icatio n   m eth o d   t h at  is   n o b ased   o n   b i n ar y   class if icatio n   was  also   d ev elo p e d   in   [ 1 2 ] n am ely   m u lticlas s   clas s if icat io n   m eth o d   u s in g   s im p lex   ap p r o ac h .   T h ad v a n tag o f   th is   s im p lex   m eth o d   is   th at  it  ca n   p r o d u ce   class if icatio n s   with o u a m b ig u ity   i n   th e   p r e d ictio n   s p ac e   an d   allo ws  g eo m et r ic  in ter p r etatio n .   T h is   m et h o d   is   ca lled   th e   g e n er alize d   m u lticlas s   s u p p o r v ec t o r   m ac h in e   ( Gen SVM)   m eth o d .   T h Gen SVM  m eth o d   is   clai m ed   to   h av q u ite  co m p eti tiv p er f o r m a n ce   co m p ar e d   to   th SVM  Ov O,     SVM  Ov A,   DAGSVM   class if icatio n   m eth o d s   an d   s ev er a o th er   m u lticlas s   class if icati o n   m eth o d s   [ 1 2 ] Mu lticlas s   cla s s if icat io n   ca n   also   b d o n u s in g   th m u ltin o m ial  lo g is tic  r eg r ess io n   ( ML R )   m eth o d .     T h is   m eth o d   is   b ased   o n   th g en er alize d   lin ea r   m o d el  ( GL M)   [ 1 3 ] .   T h ML R   m et h o d   c an   ac cu r ately   d e f in th r elatio n s h ip   b etwe en   g r o u p s   o f   ex p lan at o r y   v ar iab les  an d   r esp o n s v ar ia b les,  id en ti f y   th i n f lu en ce   o f   ea ch   v ar iab le,   a n d   p r ed ict  th class if icatio n   o f   ea ch   ca s e   [ 1 4 ] .   T h is   s tu d y   aim s   to   an aly ze   t h p er f o r m an ce   o f   two   ty p es  o f   SVM  m eth o d s th SVM  Ov m eth o d   b ased   o n   b in ar y   class if icatio n   an d   th Ge n SVM  m eth o d   b as ed   o n   n o n - b in a r y   class if icatio n .   T h is   m eth o d   will  co m p ar to   th GL M ,   n am ely   th ML R   m eth o d .   Fu r t h er m o r e ,   th th r ee   class if ic atio n   m eth o d s   ar e   im p lem en ted   i n   th e   ca s o f   m o d ellin g   r ice  p h en o lo g y   an d   t ested   f o r   p er f o r m an ce .   T h S VM   m eth o d   ca n   b ap p lied   f o r   m o d ellin g   r ice  p h en o lo g y   [ 4 ] ,   [ 5 ] ,   as  ca n   th ML R   m eth o d   [ 1 5 ] ,   b u s p ec if ically ,   th er h as  b ee n   n o   r esear ch   th at  ap p lies   th Gen SVM  m eth o d   f o r   m o d ellin g   o f   r ice  p h e n o lo g y   an d   c o m p ar in g   th th r e e   m eth o d s   to   g et  t h b est m o d el.   T h is   s tu d y   also   d e v elo p s   th e   i n p u t m o d el   wh er e,   in   p r e v io u s   s tu d ies,  s o m e   r esear ch er s   o n l y   u s ed   o n e   in p u v a r iab le,   s u c h   as  s in g le  VH  p o lar izatio n   [ 4 ] ,   [ 1 6 ] ,   [ 1 7 ]   an d   VH/VV  p o lar izatio n   in d ex   [ 1 8 ] ,   [ 1 9 ]   I n   th is   s tu d y ,   we  will  u s b o th   VV  an d   VH  p o lar izatio n ,   as  well  as  p o lar izatio n   in d ices  s u ch   as  r atio   p o lar izatio n   in d ex   ( R PI) ,   n o r m alize d   d if f er e n p o lar izatio n   in d ex   ( NDPI ) ,   a n d   a v er ag p o lar izatio n   in d ex   ( API )   [ 2 0 ] .   I n   ad d itio n ,   r e - c lass if icatio n   s ce n ar io   o n   th r ice  p h en o lo g y   class   was  al s o   t ested   to   o b tain   th b est r ice  p h en o lo g y   m o d el.       2.   M UL T I CL A SS   C L AS SI F I C AT I O M E T H O D   2 . 1 .     Su pp o rt   v ec t o ma chine   I n   th ca s o f   b in a r y   class if icatio n ,   let  { 1 , 1 }   an d   s et  o f   p r e d i cto r s { 1 , 2 , , } , T h m o s o p tim al  b ar r ier   is   n ee d ed   to   s ep ar ate  th n e g ativ an d   p o s itiv class es,  c alled   h y p er p la n e.   T h h y p er p lan e   eq u atio n   ca n   b s tated   in   ( 1 )   [ 2 1 ] ,   [ 2 2 ] :     0 + 1 1 + + = 0   ( 1 )     I n   m an y   r ea l - w o r ld   a p p licatio n s ,   th r elatio n s h ip s   b etwe en   v ar iab les  ar e   n o n - lin ea r .   T h m ain   f ea tu r o f   SVM  is   its   ab ili ty   to   m ap   p r o b lem s   in to   h ig h e r   d im en s io n al  s p ac u s in g   p r o ce s s   k n o wn   as  th e   k er n el  tr ic k   s o   th at  n o n - li n ea r   r elatio n s h ip s   b ec o m lin ea r   [ 1 ] .   I n   ( 2 )   ca n   b tr a n s f o r m e d   b y   th e   f u n ctio n   ( . )   to   b ec o m [ 3 ] :     0 , ( ( ) + 0 ) 1 , = 1 , 2 , ,   ( 2 )     Sin ce   th d esire d   s p ac ( . )   is   u n k n o wn ,   s o lv in g   th p r o b lem   ( 2 )   s u b ject  to   co n s tr ain ( 2 )   b e co m es  m o r co m p licated .   T o   o v e r co m th is   p r o b lem ,   th d u al  o f   S VM   is   p r esen ted   as ( 3 )   [ 3 ] ,   [ 2 3 ] :     min   = 1 1 2 = 1 ( , ) = 1     = 1 = 0     0 , = 1 , ,   ( 3 )     W h er = ( 1 , 2 , , )   is   th L ag r an g m u lt ip lier   an d   ( , )   is   s y m m etr ic  k er n el  f u n ctio n   with   n o n n e g ativ v alu e.   Ker n el  f u n ctio n s   co n s is o f   lin ea r ,   p o ly n o m ial,   an d   r ad ial  b asis   f u n ctio n   ( R B F)  k er n el   f u n ctio n s   [ 8 ] .   Fo r   th ca s e   o f   m u ltin o m ial   cl ass if icatio n ,   SVM  m eth o d s   h a v b ee n   u s ed ,   s u ch   as  th O v an d   Ov m eth o d s .   B o th   o f   th ese   m eth o d s   ar e   b ased   o n   b in a r y   class if icatio n ,   an d   i n   s ev er al   test s ,   th O v m eth o d   is   m o r co m p etitiv an d   ea s ier   to   ap p ly   th an   th Ov m eth o d .   T h o n e - ag ain s t - o n m eth o d   b u ild s   ( + 1 ) / 2   class if ier s ,   wh ich   ar tr ain ed   o n b y   o n f o r   t h two   class es.  Fo r   tr ain in g   d ata  f r o m   class   an d   class ,   th e   b est s o lu tio n   is   th s o lu tio n   to   th p r o b lem   as in   ( 4 )   [ 9 ] :   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,   Vo l.  14 ,   No .   6 Dec em b er   2 0 2 5 4 8 7 8 - 4 8 9 0   4880   min  , 0  ,  1 2 (  )  +      (  ) ( ) +  1  , jik a   =     (  ) ( ) +  1 +  , jik a   I      0   ( 4 )     Sev er al  m eth o d s   f o r   f u r th e r   test in g   ar u s ed   af ter   all  ( + 1 ) / 2   class if ier s   h av b ee n   b u ilt.     On way   is   to   u s v o tin g   s tr ateg y   p r o p o s ed   b y   Frie d m a n   ( 1 9 9 6 ) ,   wh ich   is   ca lled   th " Ma x   w in s s tr ateg y   [ 9 ] ,   [ 2 4 ] .   I n   th ' ' m ax   win ''  al g o r ith m ,   ea ch   class if ier   g iv es  o n v o te  f o r   th class   o f   its   c h o ice,   an d   th f in al   r esu lt  is   th class   with   th m o s v o tes  [ 2 4 ] .   T h p er f o r m a n ce   o f   th SVM  m u lticlas s   cl ass if icatio n   m eth o d   also   d ep en d s   o n   k er n el  s elec tio n .   T h m u lticlas s   SVM  cla s s if icatio n   m eth o d   u s es  th Ov m eth o d   [ 2 5 ]   with   R B k er n el  [ 3 ] ,   [ 5 ] .   m u lticlas s   class if icat io n   m e th o d   th at   is   n o t   b ased   o n   b in a r y   class if icatio n   was  also   d ev elo p ed   b y   B u r g   an d   Gr o en en   [ 1 2 ] ,   n a m ely   th Gen SVM  m et h o d .   T h Gen SVM  m eth o d   is   f lex ib le  an d   g en e r al   m u lticlas s   S VM   m eth o d   th at  u s es  s im p lex   co d in g   to   f o r m u late  th m u lticlas s   SV p r o b lem   as  s in g le   o p tim izatio n   p r o b lem ,   wh ich   r ed u ce s   to   b in ar y   SVM  wh en   k =2 .   T h co m p lete  lo s s   f u n ctio n   o f   Gen SVM  is   as ( 5 )   [ 1 2 ] :      = 1 ( ( (  ) ) ) 1 / +      W W = 1     > 0 , = , , = {   = }     ( 5 )     T h p r ed icte d   class   lab els  o n ly   co r r esp o n d   to   th clo s est  s im p lex   v er tices  as  m ea s u r ed   b y   th e   s q u ar ed   E u clid ea n   n o r m   as in   ( 6 ) :     ̂ + 1 =   + 1 2 , = 1 , 2 , ,   ( 6 )     T h Gen SVM  alg o r ith m   is   av ailab le  in   th Gen s v m   p ac k ag in   th R   p r o g r a m .   Gen SVM  ca n   b e   u s ed   f o r   lin ea r   an d   n o n lin ea r   m u lticlas s   SVM   clas s if icatio n .   I n   g en er al,   lin ea r   class if icatio n   will  b e   f aster ,   b u d ep en d i n g   o n   th d ataset,   h ig h er   class if icatio n   p er f o r m a n ce   ca n   b ac h ie v ed   u s in g   n o n lin e ar   k er n els  [ 2 6 ] .       2 . 2 .     M ultino m ia l lo g is t ic  re g re s s io n   I n   th is   s tu d y ,   we  ca r r ied   o u c lass if icatio n   u s in g   th an aly tical  class if icatio n   m eth o d ,   n a m ely   ML R .   T h m eth o d   is   n o n - p ar am et r ic  class if icatio n   m eth o d   [ 6 ] ,   p ar o f   th f am ily   o f   GL M   m eth o d s .   I t   is   u s ed   wh en   th r esp o n s v a r iab le  h a s   m o r th a n   two   ca teg o r ies  [ 1 3 ] .   Su p p o s { 1 , 2 , , }   an d   a   s et  o f   p r ed i cto r s   { { 1 , 2 , , } ,   th ML R   eq u atio n   in   p r o b ab ilit y   f o r m   ca n   b e x p r ess ed   as ( 7 ) :     ( x ) = ( = | x ) ex p ( + β x ) 1 + ex p ( β h x ) 1 1   ( 7 )     T h ML R   m o d el  p ar a m eter s   ca n   b esti m ated   u s in g   th m ax im u m   lik elih o o d   m et h o d .   T h ML R   m eth o d   p er f o r m s   well  an d   is   co m p etiti v with   th r an d o m   f o r est cla s s if icatio n   m eth o d   [ 1 3 ] .     2 . 3 .     M o del a cc ura cy   m ea s ur em ent   Mo d el  ac cu r ac y   is   m ea s u r ed   f r o m   o v er all  ac cu r ac y   ( OA)   s tatis tics   an d   k ap p s tatis tic s   ( κ)   as  s h o wn   in   ( 8 )   a n d   ( 9 )   [ 2 7 ] .      =    = 1 | |   ( 8 )     =  1   ( 9 )     W h er    is   th n u m b er   o f   p o in ts   p r ed icted   c o r r ec tly = . . /   n u m b er   o f   p o in ts   test ed ,     . =  , . =    an d     th n u m b er   o f   item s   th at  h av to   b class if ied .   OA  p r o v id es  s im p le  m ea s u r e   o f   th p r o p o r tio n   o f   co r r ec c lass if icatio n s ,   wh ile  Kap p ad d s   im p o r tan in f o r m atio n   b y   t ak in g   in to   ac c o u n t   th p o s s ib ilit y   o f   r an d o m   ag r ee m en t,  th e r eb y   p r o v id in g   a   f air er   e v alu atio n   in   ca s es  o f   im b alan ce d   class   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       S u p p o r t v ec to r   ma ch in p erfo r ma n ce :   s imu la tio n   a n d   r ice  p h en o lo g a p p lica tio n   ( He n g ki  Mu r a d i )   4881   d is tr ib u tio n s   [ 2 8 ] ,   [ 2 9 ] .   T h co m b in atio n   o f   OA  an d   Kap p h as  b ee n   s h o wn   to   co m p l em en ea ch   o th er   in   im ag class if icatio n   r esear ch ,   th er eb y   im p r o v in g   th e   r eliab ilit y   o f   m o d el  ass ess m en [ 3 0 ] .       3.   M E T H O D   3 . 1 .     Sim ula t i o n study   T h s im u latio n   s tep s   tak en   ca n   b s ee n   in   Fig u r e   1 .   T h s i m u latio n   s tu d y   is   co n d u cte d   t o   o b tain   a n   o v er v iew  o f   th p ar am eter   s ettin g s   in   th SVM  Ov an d   Gen SVM  m eth o d s .   I n   th S VM   Ov m eth o d ,   th co s ( )   an d   g am m ( )   p ar am eter s   ar th o u g h to   in f lu e n ce   m o d el  p er f o r m a n ce .   Similar ly ,   with   th e   Gen SVM  m eth o d ,   th e   p ar a m e ter s   k ap p a   ( )   an d   lam b d ( )   ar th o u g h t   to   in f lu e n ce   th e   p e r f o r m an ce   o f   t h r esu ltin g   m o d el.   I n   p ac k ag e 1 0 7 1   i n   th R   p r o g r am m e,   th e   p ar am eter s     an d   γ   in   t h SVM  Ov m eth o d   ca n   b u s ed   b y   d ef au lt   [ 2 5 ] ,   b u t   it  is   also   p o s s ib le  to   m o d if y   th em .   T h en ,   in   th g en s v m   p ac k a g [ 2 6 ] ,   th e   p ar am eter s   κ  a n d   λ   ca n   u s th d ef au lt   s ettin g s   b u ca n   also   b m o d if ied .   Me an wh ile,   th ML R   m eth o d   d o es   n o r eq u ir p ar a m eter   s ettin g s   b ec au s e,   in   th m ax im u m   lik elih o o d   m et h o d ,   th ML R   m o d el  p ar am eter s   ca n   b d eter m in e d   with o u t in v o lv i n g   th in itial v alu e   o f   t h m o d el  p ar am eter s .           Fig u r 1 .   Simu latio n   s tep s       T h s im u latio n   d ata  u s ed   i n   th is   r esear ch   is   g lass   d ata  ac ce s s ed   f r o m   th k k n n   R   p ac k a g e,   wh ich   co n s is ts   o f   n =1 8 5 ,   th n u m b e r   o f   p r ed icto r s   is   n in e,   an d   th n u m b er   o f   class es  is   4   [ 3 1 ] .   I n   th is   s im u latio n ,     all  p r ed icto r s   ar in clu d e d   in   t h m o d el.   I n   th SVM  Ov m eth o d ,   C V= 1 0 - f o ld   an d   R B k er n el  s ettin g s   ar u s ed ,   wh ile  th   an d     p ar am eter s   u s ed   ar s et  to   th v alu { 2 0 , 2 1 , 2 2 , 2 4 , 2 6 , 2 8 , 2 10 , 2 12 , 2 14 , 2 16 }   an d   th v alu e   { 2 6 , 2 4 , 2 2 , 2 1 , 2 0 , 2 2 , 2 3 , 2 4 , 2 5 , 2 6   }   [ 9 ] .   T h Gen SV m eth o d   is   s et  with   p ar a m eter   v alu es  { 0 . 9 , 0 . 5 , 0 . 5 , 1 . 5 , 2 . 0 , 2 . 5 , 3 . 0 , 4 . 0 , 4 . 5 , 5 . 0 } { 2 0 , 2 1 , 2 2 , 2 4 , 2 6 , 2 8 , 2 10 , 2 12 , 2 14 , 2 16 } ,   an d     { 1 . 0 , 1 . 1 , 1 . 2 , 1 . 4 , 1 . 5 , 1 . 6 , 1 . 7 , 1 . 8 , 1 . 9 , 2 . 0 } .     3 . 2 .     Sim ula t i o n r esu lt s   T h s im u latio n   r esu lts   s h o d if f er en ce s   in   th ac c u r ac y   o f   th SVM  Ov m o d el  in   ea ch   c o s p ar am eter   ex p er im e n a n d   th g am m p ar am eter   ex p er im en t.   T h e   s im u latio n   r esu lts   s h o t h at  th e   SVM  Ov O   m eth o d ' s   p er f o r m a n ce   d e p en d s   o n   th c o s v alu an d   g a m m p ar am eter s .   T h ef f ec o f   th co s p ar a m eter   v alu o n   th p er f o r m an ce   o f   t h SVM  Ov m eth o d   is   p r ese n ted   in   Fig u r 2 .   Me an wh ile,   th ef f ec t o f   g am m a   p ar am eter s   is   p r esen ted   in   Fig u r 3 .   I n   th ca s o f   g lass   d at class if icatio n ,   it  s h o ws  th at  th ac cu r ac y   o f   th e   SVM  Ov m o d el  r ea ch es  1 0 0 wh en   co s t = 2 14 .   T h er ef o r e,   r esear ch er s   ca n   ad ju s th co s p ar am eter   v alu es.  B y   d ef au lt,  p ac k ag e 1 0 7 1   p r o v i d es a   p ar am eter   v alu o f   co s t=1 .           Fig u r 2 .   Simu latio n   r esu lts   o f   th SVM  Ov m eth o d : c o s t p ar am eter s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,   Vo l.  14 ,   No .   6 Dec em b er   2 0 2 5 4 8 7 8 - 4 8 9 0   4882       Fig u r 3 .   Simu latio n   r esu lts   o f   th SVM  Ov m eth o d g am m p ar am eter       T h s im u latio n   r esu lts   o f   s ev er al  g am m p ar am eter   s ettin g s   also   s h o th at  th ac cu r ac y   o f   th Ov O   SVM  m o d el  in cr ea s es  as  th g am m p ar a m eter   in cr ea s es.   T h ac cu r ac y   o f   th O v SVM  m o d el  r ea ch es  o p tim al  wh en   g am m = 2 4 .   B ased   o n   t h is   s im u latio n ,   it  ca n   b s ee n   th at  th p e r f o r m an ce   o f   th SVM  Ov O   class if icatio n   m eth o d   is   v er y   d ep en d e n o n   th c o s an d   g a m m p ar am ete r s ,   wh er ein   th e   s im u latio n   ca r r ied   o u t,  th e   SVM  Ov m o d el  ac h iev ed   th e   b est  ac cu r ac y   w h e n   s ettin g   th e   co s p ar a m eter   = 2 14   an d   th g a m m p ar am eter   = 2 4 .   T h e   s im u l ati o n   r esu l ts   s h o w   t h at   t h e   k a p p a ,   la m b d a,   a n d   p   p ar am ete r s   i n f l u e n c th e   Ge n SV M   m o d el.   T h e   e f f ec t   o f   t h e   k a p p a   p a r a m et e r   o n   t h e   p e r f o r m a n c e   o f   t h Ge n SVM   m e th o d   is   p r e s en t e d   in   F ig u r e   4 ,   th ef f ec o f   th lam b d p ar a m eter   o n   th p er f o r m a n ce   o f   t h Gen SVM  m eth o d   is   p r esen ted   in   Fig u r 5 ,   an d   th ef f ec t o f   th p   p ar am eter   on   th p er f o r m a n ce   o f   th Gen SV m eth o d   ca n   b s ee n   in   F ig u r 6 .           Fig u r 4 .   Simu latio n   r esu lts   o f   th Gen SVM  m eth o d k ap p a           Fig u r 5 .   Simu latio n   r esu lts   o f   th Gen SVM  m eth o d : la m b d a   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       S u p p o r t v ec to r   ma ch in p erfo r ma n ce :   s imu la tio n   a n d   r ice  p h en o lo g a p p lica tio n   ( He n g ki  Mu r a d i )   4883       Fig u r 6 .   Simu latio n   r esu lts   o f   th Gen SVM  m eth o d p ar am e ter   p       T h e   p e r f o r m a n c e   o f   t h e   G e n S V M   m e t h o d   f l u c t u a t e s   w i t h   s e v e r a l   v a r i a t i o n s   o f   t h e   k a p p a   p a r a m e t e r   a n d   r e a c h e s   o p t i m a l   p e r f o r m a n c e   w h e n   t h e   k a p p a   p a r a m e t e r   i s   s e t   t o   2 . 5   o r   4 . 0 .   T h e   p e r f o r m a n c e   o f   t h e   G e n S V M   m e t h o d   b e c o m e s   m o r e   o p t i m a l   w h e n   t h e   l a m b d a   p a r a m e t e r   i s   i n c r e a s i n g l y   r e d u c e d   a n d   w i l l   r e a c h   o p t i m a l   w h e n   t h e   l a m b d a   p a r a m e t e r   i s   s e t   t o   2 16 .   M e a n w h i l e ,   t h e   p e r f o r m a n c e   o f   G e n S V M   f l u c t u a t e s   w h e n   s i m u l a t i n g   s e v e r a l   p a r a m e t e r   v a l u e s ,   w h e r e   t h i s   m e t h o d   w i l l   a c h i e v e   o p t i m a l   p e r f o r m a n c e   w h e n   s e t t i n g   t h e   p a r a m e t e r   p = 1 . 7 .   I n   th is   s im u latio n ,   s ettin g   th p ar am eter s   o f   t h SVM  Ov an d   Gen SVM  m o d els  g r ea tly   i m p ac ts   th p er f o r m an ce   o f   b o th   m o d els.   Ho wev er ,   s ettin g   m o d el  p a r am eter s   s u ch   as  co s an d   g am m s h o u ld   also   co n s id er   th e   im p ac t   on   th e   p o s s ib ilit y   o f   o v e r f itti n g .   Fo r   e x am p le,   wh e n   th e   co s t=2 1 6   a n d   g am m a   p ar a m eter s   ar d ef a u lt,  th e   ac cu r ac y   o f   th SVM  Ov m o d el   o n   tr a in in g   d ata  in c r ea s es  to   1 0 0 %.  Ho wev er ,   wh en   p r ed icted   o n   test in g   d ata,   th ac cu r ac y   o f   SVM  Ov d r o p s   to   6 4 . 29 %.  Similar l y ,   wh en   th g am m p ar am eter   is   2 4   an d   th c o s p ar am eter   is   s et  b y   d ef au lt,  th m o d el ' s   ac cu r ac y   in   th tr ain in g   d ata  r ea ch es  1 0 0 %.   Ho wev er ,   wh en   p r ed icted   o n   t h test in g   d ata,   th ac c u r ac y   o f   SVM  Ov d ec r ea s es to   5 3 . 57 %.    S i m i la r l y ,   i n   t h e   G e n S V M   m e th o d ,   w h e n   t h e   k a p p a   p a r a m e t e r = 2 . 5 ,   t h e   m o d e l   a c c u r a c y   i n   t h e   t r a i n i n g   d a t a   r e a c h es   9 9 . 2 2 % ,   b u w h en   p r e d i c t i o n s   a r e   m a d o n   t h e   t e s ti n g   d a t a ,   t h e   a cc u r a c y   o f   th e   G e n SV M   m o d el  d r o p s   t o   5 5 . 3 6 % .   T h i s   s h o w s   th a t   t h e   SV M   O v O   m e t h o d   i s   s e n s i ti v e   t o   c h a n g e s   i n   c o s t   a n d   g a m m a   p a r a m e t e r   v a l u e s .   T h G e n S V m e t h o d   a l s o   d e p e n d s   o n   s et t i n g   k a p p a ,   l a m b d a ,   a n d   p   p a r a m e t e r s .   I n   o t h e r   w o r d s ,   t h S V O v a n d   G e n S V m a ch i n e   l e a r n i n g   m et h o d s   a r e   s e n s i t i v e   t o   t h s el e c ti o n   o f   m o d e l   p a r a m e t e r s .   F o r   t h is   r e a s o n ,   t h e   h y p e r p a r a m e t e r   p r o c e s s   is   es s e n t i a l .   H y p e r p a r a m e t e r s   a r e   k e y   f a c t o r s   i n   d e v e l o p i n g   m a c h i n l e a r n i n g   m o d e l s ,   i n cl u d i n g   S VM   a n d   G e n S VM ,   b e c a u s e   t h ey   d e t e r m i n e   t h e   m o d e l' s   b e h a v i o r   b e f o r e   t r a i n i n g .   S e l e ct i n g   t h e   c o r r e c t   h y p e r p a r a m e t e r s   c a n   p r e v e n t   o v e r f i t t i n g ,   i m p r o v e   p e r f o r m a n c e   o n   t e s t   d a t a ,   a n d   m a k e   t h e   m o d e l   m o r e   s t a b l e .   H y p e r p a r am e t e r   t u n i n g   c a n   b e   d o n e   u s i n g   t h e   t u n e   f u n c t i o n   i n   t h e   e 1 0 7 1   p a c k a g e   [ 2 5 ] .     3. 3 .   E m p i rica l a pp lica t io n   I n   th e   em p i r ical  ap p licatio n   s tu d y ,   th m o d elin g   o f   r ice  p h en o lo g y   u s in g   s en tin el - 1   s atellite  im ag d ata  was  test ed .   T h s tep s   o f   t h em p ir ical  s tu d y   ar p r esen t ed   in   Fig u r 7 I n   Fig u r 7 ,   it  ca n   b s ee n   t h at  in   th in itial  s tag e,   we  ex tr ac ted   s en tin el - 1   im ag d ata  to   p r o d u ce   VV  an d   VH  p o lar izatio n   an d   th eir   d e r iv ativ es,   n am ely   R PI,   NDPI ,   an d   API .   W ad ju s ted   th is   d ata  with   f ield   s u r v ey   d ata  i n   th f o r m   o f   r ice  g r o wth   p h ase  in f o r m atio n   to   p r o d u ce   tab u lat ed   d ata.   W ch ec k e d   th e   tab u l ated   d ata  t o   en s u r n o   m is s in g   v alu es  o r   e x tr em e   o u tlier s .   W co n d u cted   r ice  p h en o l o g y   r ec lass if icatio n   s ce n ar io   to   o b tain   th e   o p tim al  n u m b er   o f   r ice  class es   in   th r ice  p h e n o lo g y   m o d el.   T en   r ep etitio n s   o f   th e   s ce n ar i o   wer p er f o r m ed   o n   th tr ai n in g   an d   test in g   d ata  to   o b s er v th co n s is ten cy   o f   th SVM  m o d el's  p er f o r m an ce .   T h Ov SVM,   Gen SVM ,   an d   ML R   m o d els  wer tr ain ed   u s in g   th tr ain in g   d ata.   Par am eter   an d   k er n el  t u n in g   wer also   p er f o r m ed   o n   th Ov SVM   an d   Gen SVM  m o d els  to   o b tain   th o p tim al  p ar am eter s   an d   k er n els.  T h m o d el' s   p er f o r m an ce   o n   th e   tr ain in g   an d   test in g   d ata  was m ea s u r ed   u s in g   OA  an d   k ap p a   s tatis tics .     3. 3 . 1 .   Resea rc h da t a   T h r esear ch   d ata  wer e   f r o m   th r ice   p h ase  team   at  th r em o te  s en s in g   r esear ch   c en ter   o f   th e   I n d o n esian   Natio n al  R esear ch   an d   I n n o v atio n   Ag en c y .   S en tin el - 1   s atellite  d ata  wer ex tr ac ted   u s in g   th e   Go o g le  E ar th   E n g in e   p latf o r m ,   wh ile  f ield   d ata  wer e   o b ta in ed   f r o m   s u r v e y   ac tiv ities   co n d u cte d   in   th r ice   f ield s   o f   PT.   San g   Hy an g   Ser is   in   th ad m in is tr ativ e   ar ea   o f   Su b an g   R eg en cy ,   W est  J av Pro v in ce ,   I n d o n esia  Fig u r e   8 .   Sen tin el - 1   SAR   GR im ag d ata   with   ac q u is itio n   m o d es  in ter f e r o m etr ic  wid s wath   ( I W )   ac ce s s ed   d u r i n g   t h f ir s p lan tin g   s ea s o n   o f   2 0 2 1 - 2 0 2 2   f r o m   th e   Go o g le  E ar t h   E n g in p latf o r m .   Sen tin el - 1   d ata   h as  g o n e   th r o u g h   th p r ep r o ce s s in g   s tag o f   th er m al   n o is r em o v al,   r a d io m etr ic  ca lib r atio n ,   an d   ter r ain   co r r ec tio n   to   b r e ad y   f o r   u s [ 3 2 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,   Vo l.  14 ,   No .   6 Dec em b er   2 0 2 5 4 8 7 8 - 4 8 9 0   4884   E x tr ac tio n   o f   s en tin el - 1   im a g d ata  p r o d u ce s   p o lar izatio n   VV,   VH,   an d   p o lar izat io n   in d ex   VH/VV,   ca lled   th R PI ,   NDPI ,   an d   API .   T h p o lar izatio n   v alu es  VV,   VH,   R PI,   NDPI ,   an d   API   p o la r izatio n   in d ex   ar i n ten s ities   r an g in g   f r o m   0   to   1 .   All a r p r ed icto r s   o f   th r ice  p h en o l o g y   m o d el.           Fig u r 7 .   Step s   o f   em p ir ical  s tu d y   o f   SVM,   Gen SVM,   an d   ML R   m eth o d s           Fig u r 8 .   R esear ch   a r ea       3. 3 . 2 .   Rice   ph eno lo g y   mo del   T h e   r i c e   p h e n o l o g y   c l a s s e s   u s ed   i n   t h i s   s t u d y   c o n s i s te d   o f   7   c l a s s e s ,   n a m e l y   t h e   w a t e r   p h a s e   ( < 0   D A P ) ,   ea r ly   v eg etativ p h ase  ( 0 - 2 0   DAP) ,   v eg etativ e - 1   p h ase  ( 2 1 - 4 0   DAP) ,   v eg etativ e   p h a s e - 2   ( 4 1 - 6 4   DAP) ,   g en er ativ e - 1   p h ase  ( 6 5 - 9 0   D AP) ,   g en er ativ e - 2   p h ase  ( 9 1 - 1 2 0   DAP) ,   a n d   f allo p h ase  ( >1 2 0   DAP) .   R ec lu s s ce n ar io s   wer also   test ed   o n   th m o d el  to   ac c o m m o d ate   p o s s ib le  ch an g es  in   m o d el  ac cu r ac y   [ 1 5 ] .   T h r ec lass   s ce n ar io   co n s is t s   o f   7 - class   s ce n ar io ,   6 - class   s ce n ar io ,   5 - class   s ce n ar io ,   an d   4 - class   s ce n ar io   T ab le  1 .   E ac h   s ce n ar io   r ep r esen ts   d if f er en lev el  o f   ag g r eg atio n ,   wh er class es  th at  h av s im ilar i ties   o r   r elev an ce   ar co m b in ed   to   s im p lify   th class if icatio n   p r o b lem .   T h is   ex p er im en aim s   to   id en tify   th n u m b er   o f   class es  th at  p r o v id t h b est  p er f o r m an ce   in   th SVM  m o d el,   co n s id er in g   th b alan ce   b etwe en   m o d el  co m p lex ity   an d   g en er aliza tio n   a b ilit y .   Selectin g   th co r r ec n u m b er   o f   class es  ca n   h elp   r ed u ce   o v er f itti n g   a n d   im p r o v m o d el   in ter p r etab ilit y ,   r esu ltin g   in   cl ass if icatio n   r esu lts   th at  ar m o r r eliab le  an d   ea s ier   f o r   e n d   u s er s   to   u n d er s tan d .   T h r ice  p h en o l o g y   m o d el   was  co n s tr u cted   u s in g   VV,   VH,   R PI,   NDPI ,   an d   API   p r e d icto r s .   Sev er al  m o d ellin g   s ch e m es  co n s id er e d   th n u m b er   o f   r ice   p h e n o lo g y   class es  an d   th e   n u m b er   o f   m o d el  p r ed icto r s .   I n   th r ice  p h en o lo g y   m o d el  with   o n e   p r ed icto r ,   t h p e r f o r m an ce   o f   VH  p o la r izatio n   [ 4 ] ,   [ 1 7 ]   an d   R PI  p o lar izatio n   in d ex   was  test ed   [ 2 0 ] .   I n   class if icatio n   m o d e ls   with   two   p r ed icto r s ,   t h p er f o r m a n ce   o f   t h VV+ VH  an d   VH+ R PI  p r ed i cto r s   h as  b ee n   test ed .   I n   cl ass if icatio n   m o d els  with   th r ee   p r ed icto r s ,   th p er f o r m an ce   o f   th VV+ VH+ R PI  p r ed icto r s   h as b ee n   test ed   [ 3 3 ] .   T h r is k   o f   o v e r f itti n g   p r o b l em s   in   th e   m o d el  was  test ed   b y   d iv i d in g   th s am p le  in to   7 0 f o r   tr ain in g   an d   3 0 f o r   test in g .   Mo d el  ac cu r ac y   is   m ea s u r ed   f r o m   tr ai n in g   a n d   test in g   d ata  to   s h o th e   d if f er en ce   b etwe en   th e   esti m ated   OA  an d   k ap p a   p a r am eter s .   T h e   s tab ilit y   o f   th e   m o d el  is   t ested   b y   d o i n g   ten   r ep etitio n s   o f   tr ain in g   an d   te n   r ep etitio n s   o f   test in g .   Data   p r o ce s s in g   u s es  th p ac k ag es  ca r et  [ 3 4 ] ,   Ge n SVM  p ac k ag es   [ 2 6 ] ,   a n d   n n et  [ 3 5 ]   i n   R   p r o g r am m in g .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       S u p p o r t v ec to r   ma ch in p erfo r ma n ce :   s imu la tio n   a n d   r ice  p h en o lo g a p p lica tio n   ( He n g ki  Mu r a d i )   4885   T ab le  1.   Scen ar io   o f   m o d ellin g   M o d e l l i n g   sce n a r i o   P h e n o l o g y   c l a s s (Y )   D a y a f t e r   p l a n t i n g   ( D A P )   o f   p a d d y   7 - c l a ss   Y= {             1 ,   W a t e r 2 ,   Ea r l y - v e g e t a t i v e 3 ,   V e g e t a t i v e - 1 4 ,   V e g e t a t i v e - 2 5 ,   G e n e r a t i v e - 1 6 ,   G e n e r a t i v e - 2 7 ,   F a l l o w   1.   <   0   D A P   2.   0 - 2 0   D A P   3.   21 - 4 0   D A P   4.   41 - 6 4   D A P   5.   65 - 9 0   D A P   6.   91 - 1 2 0   D A P   7.   >   1 2 0   D A P   6 - c l a ss   Y= {         1 ,   W a t e r 2 ,   V e g e t a t i v e - 1 3 ,   V e g e t a t i v e - 2 4 ,   G e n e r a t i v e - 1 5 ,   G e n e r a t i v e - 2 6 ,   F a l l o w   1.   <   0   D A P   2.   0 - 4 0   D A P   3.   41 - 6 4   D A P   4.   65 - 9 0   D A P   5.   91 - 1 2 0   D A P   6.   >   1 2 0   D A P   5 - c l a ss   Y= {         1 , W a t e r 2 ,   V e g e t a t i v e - 1 3 ,   V e g e t a t i v e - 2 4 ,   G e n e r a t i v e - 1 5 ,   G e n e r a t i v e - 2   1.   <   0   D A P   2.   0 - 4 0   D A P   3.   41 - 6 4   D A P   4.   65 - 9 0   D A P   5.   91 - 1 2 0   D A P   4 - c l a ss   Y= { 1 ,   V e g e t a t i v e - 1 2 ,   V e g e t a t i v e - 2 3 ,   G e n e r a t i v e - 1 4 ,   G e n e r a t i v e - 2   1.   0 - 4 0   D A P   2.   41 - 6 4   D A P   3.   65 - 9 0   D A P   4.   91 - 1 2 0   D A P       4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   Up p er   ex t r em d ata  is   d etec te d   in   b o th   d atasets ,   wh ich   o cc u r r ed   in   th e   f allo p h ase.   T h is   ex tr em e   d ata  is   r ed u ce d   wh e n   th d at is   r ed u ce d   to   t h R PI  an d   NDPI   p o lar izatio n   in d ices.  F ig u r 9   s h o ws  th b o x p lo ts   o f   p o lar izatio n   p ar a m eter s   an d   in d ices  ac r o s s   r ice  g r o wth   p h ases .   T h is   ex tr em d ata  is   s till   v is ib le  in   th API   Fig u r 9 ( a ) .   I n   Fig u r e   9 ( b ) ,   it  ca n   b s ee n   th at  th VV  p o lar izatio n   f lu ctu ates  f r o m   th wate r   p h ase  to   th f allo p h ase.   T h s ca tter   b o x p lo s h o ws  th at  VH  p o lar izatio n   h as  p o s itiv tr en d   f r o m   th ea r ly   v eg etativ p h ase  to   th f allo p h ase  Fig u r 9 ( c ) .   T h er ef o r e,   VH  p o lar izatio n   co n s is ten tly   in cr ea s es  tr en d s   f r o m   t h ea r l y   v e g etativ p h ase  to   th e   ea r ly   r ip en i n g   p h ase  a f ter   th p lan t r ea ch es  its   m atu r ity   p h ase  [ 3 6 ] .   T h e   R PI  p o lar izatio n   i n d ex   h as  a   u n iq u e   p atter n   an d   ca n   d escr i b th e   p atter n   o f   r ice   g r o wth   p h ases   Fig u r 9 ( d ) .   Ho wev er ,   th VH  p o lar izatio n   h as  b etter   ac cu r ac y   in d iv id u ally   th an   th R PI  p o lar izatio n   in d ex .   Me an wh ile,   th NDPI   p o lar izatio n   i n d ex   h as  th o p p o s ite  p atter n   to   R PI  Fig u r 9 ( e ) ,   wh ich   ca n   b e   u s ed   to   d escr ib t h q u an tity   o f   wate r   in   r ice  f ield s .   Fin ally ,   th API   p o lar izatio n   in d ex   ap p ea r s   to   f lu ctu ate,   s im ilar   to   th VV   p o lar izatio n   Fig u r 9 ( f ) .   T h p er f o r m a n ce   o f   th th r ee   m eth o d s   in c r ea s es  as  th n u m b er   o f   class es  in   th r ice  p h en o lo g y   is   r ed u ce d   a n d   r ea ch es  o p tim al  p er f o r m a n ce   in   th 4 - class   s ce n ar io .   No n - r ice  class es,  s u ch   as  wate r   an d   f allo w,   s till   n ee d   to   b class if ied   co r r ec tly   b y   th th r ee   m eth o d s .   T h is   co u ld   b b ec au s th er a r e   v er y   f ew  m em b er s   o f   b o th   class es  co m p ar ed   t o   m em b er s   o f   o th e r   r ice  clas s es.  T h er ef o r e,   ad d r ess in g   t h class   im b alan ce   p r o b lem   ca n   im p r o v th m o d el' s   ac cu r ac y   [ 3 7 ] ,   [ 3 8 ] .   T a b le  2   p r esen ts   th r esu lts   o f   m o d ellin g   th g r o wth   p h ase  o f   r ice  u s in g   th SVM  Ov O,   Gen SVM,   an d   ML R   m e th o d s .     T h SVM  Ov m eth o d   in   th in itial  s ce n ar io ,   n a m ely   t h 7 - class   r ice   p h ase,   ac h iev es  o p tim al   p er f o r m an ce   a n d ,   at  th e   s am tim e,   d o es  n o e x p er ien ce   o v e r f itti n g   p r o b lem s   wh e n   th e   p a r am eter s   ar s et  to   co s t=2 8   an d   g a m m a= 1 /6 .   I n   t h 4 - class   r ice  p h en o lo g y   s ce n ar io ,   th SVM  Ov m eth o d   ac h iev ed   o p tim al   p er f o r m an ce   with   th e   p ar a m eter   s ettin g s   o f   co s t=2 8   a n d   g am m a= 1 /2 .   T h is   r esu lt  in d icate s   th at  th e   p er f o r m an ce   o f   SVM  Ov is   h ig h ly   d ep e n d en o n   p ar am ete r   s elec tio n ,   th u s   r eq u ir in g   ca r ef u tu n in g   in   ea ch   class   s ce n ar io .   T h e   Gen SVM  m eth o d   ac h iev es  o p tim al  p er f o r m a n ce   wh e n   t h p ar am eter s   k ap p a= 0 . 2 ,   lam b d a= 2 - 3 6 ,   a n d   p = 1 .   T h is   m eth o d   d o es n o r eq u ir d if f er en t settin g s   f o r   all  r ice  p h en o l o g y   class   s ce n ar io s .   I n   th e   c a s e   o f   t h r i c p h e n o l o g y   c la s s i f i c a t i o n   m o d e l ,   th e   a c cu r ac y   o f   t h e   c l a s s i f i c at i o n   m o d e f r o m   th S V O v O ,   G en S VM ,   an d   M L R   m e th o d s   w i l b e   o p t i m a wh e n   a l p r ed i c t o r s   a r e   in c l u d ed   in   t h e   m o d e l .   T h e   r e s u l t s   i n   T ab le   2   s h o w   t h a t   t h e   O v O   SV M   m e t h o d   c o n s i s t e n t l y   p r o v i d e s   t h e   h i g h e s p e r f o r m a n c e   co m p a r e d   to   Ge n S V M   an d   M L R   i n   a l c l as s   n u m b e r   s c e n a r i o s .   I n   th 4 - c l a s s   ca s e ,   S V a c h i ev e d   an   O o f   7 9 . 2 0 %   o n   t h tr a i n in g   d a t a n d   7 8 . 5 7 %   o n   th t e s t i n g   d a t a ,   w i th   k a p p v a lu e s   o f   7 0 . 6 9 %   an d   6 9 . 8 3 % ,   r e s p e c t iv e l y .   T h e s e   a c cu r ac i e s   a r m u c h   h i g h e r   t h an   M L R 's ,   w h i ch   o n l y   a c h i ev ed   an   O A   o f   7 6 . 8 6 %   o n   t h tr a i n in g   d a t a n d   7 7 . 2 4 %   o n   th t es t i n g   d a t a.   Me a n wh i l e ,   G en S V M   s h o we d   q u i t c o m p e t i t i v p er f o r m a n c e,   an d   i n   s o m c a s e s ,   th e   r e s u l t s   w e r e   c lo s e   t o   t h o s e   o f   S V M ,   a l t h o u g h   g e n e r a l ly   s t i l l   s l i g h t l y   b e l o w .   T h e s e   f in d i n g s   co n f i r m   t h a t   t h e   S VM   O v O   a p p r o a c h   c an   b e t t e r   a c c o m m o d a t t h c o m p l e x i ty   o f   d a t a   w i t h   n o n - l i n e a r   r e l a t io n s h ip s ,   wh i l e   ML R   i s   l i m i t e d   to   l i n ea r   r e l a t io n s h i p s ,   r e s u l t in g   in   l o w e r   p e r f o r m an c e.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,   Vo l.  14 ,   No .   6 Dec em b er   2 0 2 5 4 8 7 8 - 4 8 9 0   4886       ( a)   ( b )           ( c)   ( d )           ( e)   (f)     Fig u r 9 .   T h b o x p lo o f   ( a )   V V,   VH,   an d   R PI,   ( b )   VV  b ased   o n   r ice  p h ase,   ( c )   VH  b ased   o n   r ice  p h ase,     ( d )   R PI  b ased   o n   r ice  p h ase,   ( e)   NDPI   b ased   o n   r ice  p h ase,   an d   ( f )   API   b ased   o n   r ice  p h ase       T ab le  2 .   R esu lt o f   m o d ellin g   M o d e l l i n g   s c e n a r i o   M e t h o d   Tr a i n i n g   Te st i n g   OA   K a p p a   OA   K a p p a   7 - c l a ss   S V M   O v O   ( C V = 1 0 ,   c o s t = 2 8 ,   g a mm a = 1 / 6 )   6 7 . 3 7 ± 0 . 1 5   5 8 . 7 5 ± 0 . 33   6 6 . 5 6 ± 0 . 37   5 7 . 3 5 ± 0 . 77   G e n S V M ( k a p p a = 0 . 2 ,   l a mb d a = 2 - 36 ,   p = 1 )   6 5 . 8 4 ± 0 . 17   5 6 . 3 7 ± 0 . 19   6 5 . 5 6 ± 0 . 41   5 6 . 1 2 ± 0 . 31   M L R   6 0 . 7 8 ± 0 . 1 8   5 0 . 1 2 ± 0 . 31   6 0 . 2 0 ± 0 . 28   4 9 . 3 6 ± 0 . 35   6 - c l a ss   S V M   O v O   ( C V = 1 0 ,   c o s t = 2 6 ,   g a mm a = 1 )   7 0 . 6 0 ± 0 . 09   5 8 . 5 2 ± 0 . 24   6 9 . 3 0 ± 0 . 22   5 5 . 4 6 ± 0 . 62   G e n S V M   ( k a p p a = 0 . 2 ,   l a m b d a = 2 - 36 ,   p = 1 )   7 0 . 3 7 ± 0 . 16   5 7 . 3 7 ± 0 . 22   6 9 . 8 7 ± 0 . 35   5 6 . 2 3 ± 0 . 49   M L R   6 5 . 4 8 ± 0 . 12   5 0 . 2 9 ± 0 . 19   6 4 . 9 7 ± 0 . 22   4 9 . 1 4 ± 0 . 35   5 - c l a ss   S V M   O v O   ( C V = 1 0 ,   c o s t = 2 2 ,   g a mm a = 1 / 6 )   7 1 . 5 4 ± 0 . 08   6 1 . 4 0 ± 0 . 12   7 1 . 1 3 ± 0 . 18   6 0 . 8 7 ± 0 . 23   G e n S V M   ( k a p p a = 0 . 2 ,   l a m b d a = 2 - 36 ,   p = 1 )   7 0 . 9 4 ± 0 . 1 4   6 0 . 7 3 ± 0 . 20   7 0 . 4 8 ± 0 . 23   5 9 . 9 1 ± 0 . 32   M L R   6 6 . 2 4 ± 0 . 0 8   5 2 . 9 8 ± 0 . 11   6 5 . 9 8 ± 0 . 23   5 2 . 4 5 ± 0 . 32   4 - c l a ss   S V M   O v O   ( C V = 1 0 ,   c o s t =2 8 ,   g a mm a = 1 / 2 )   7 9 . 2 0 ± 0 . 21   7 0 . 6 9 ± 0 . 2 9   7 8 . 5 7 ± 0 . 43   6 9 . 8 3 ± 0 . 5 9   G e n S V M   ( k a p p a = 0 . 2 ,   l a m b d a = 2 - 36 ,   p = 1 )   7 8 . 0 1 ± 0 . 15   6 8 . 9 6 ± 0 . 2 1   7 8 . 0 1 ± 0 . 31   6 9 . 1 2 ± 0 . 4 6   M L R   7 6 . 8 6 ± 0 . 1 7   6 7 . 3 4 ± 0 . 2 3   7 7 . 2 4 ± 0 . 4 0   6 9 . 9 3 ± 0 . 5 4       T h is   s tu d y   also   o b s er v ed   th e   p o s s ib ilit y   o f   o v er f itti n g   in   th e   m o d el.   T e n   r ep licatio n s   wer e   p er f o r m ed   o n   b o th   th e   tr ain in g   an d   test   d ata  to   ass ess   th is .   T h an aly s is   s h o wed   th at  th e   p er f o r m a n ce   d if f er en ce   b etwe en   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       S u p p o r t v ec to r   ma ch in p erfo r ma n ce :   s imu la tio n   a n d   r ice  p h en o lo g a p p lica tio n   ( He n g ki  Mu r a d i )   4887   th tr ain in g   a n d   test   d ata  wa s   r elativ ely   s m all  f o r   all  th r e m eth o d s ,   n a m ely   SVM,   Gen SVM,   an d   ML R .     T h is   co n d itio n   in d icate s   th at  t h m o d el  d id   n o e x p er ie n ce   s ig n if ican o v er f itti n g   an d   co u l d   g en e r alize   th test   d ata  well.   I n   ad d itio n ,   t h r elativ ely   s m all  s tan d ar d   er r o r   v alu e   o f   th a v er ag e   r ep et itio n   r esu lts   ( <1 % )   in d icate s   th s tab ilit y   o f   th m o d el' s   p er f o r m an ce   i n   ten   r ep etitio n s .   T h is   s tab ilit y   p r o v id es  ad d itio n al   ev id en ce   th at  th p er f o r m a n ce   o f   SVM,   esp ec ially   with   th Ov ap p r o ac h ,   is   q u ite  co n s is ten an d   r eliab le  in   m o d ellin g   h ig h l y   co m p lex   d a ta  s u ch   as  th e   r ice   g r o wth   p h ase.   Ho wev er ,   th e   ac cu r ac y   o f   th Ov O   SVM  m o d el  s till   n ee d s   to   b im p r o v e d   th r o u g h   f u r th er   o p ti m izatio n   s o   th at  r esu lts   o f   r ice  g r o wth   p h ase   class if icatio n   b ec o m m o r p r ec is e.   T h r esu lts   o f   th is   s tu d y   in d icate   th at  th r ice  g r o wth   p h as m o d el  b ased   o n   s en tin el - 1   i m ag d ata  s till   p r o d u ce s   m is class if icat io n .   Misclass if icatio n   m ain ly   o cc u r s   in   th wate r   an d   f o llo w - u p   p h ases .   T h is   is   b ec au s th n u m b er   o f   s am p le  p o in ts   in   th ese  two   p h ases   is   n o t c o m p ar a b le  to   th o th er   p h ases .   T h is   s itu atio n   ca n   ca u s th e   m o d el  to   m ak m is class if icatio n s ,   esp ec ially   wh en   th class   d is tr ib u tio n   is   u n b alan ce d ,   s o   t h e   SVM  m eth o d   ca n   b e   in ef f ec ti v in   d eter m i n in g   class   b o u n d ar ies  [ 3 9 ] .   T o   o v e r co m t h is   u n b alan ce d   p r o b lem ,   s am p lin g   s tr ateg y   ca n   b ap p lied   to   b alan ce   th s ize  o f   ea ch   r ice  p h ase  class ,   s u ch   as  th e   s y n th etic  m in o r ity   o v er s am p lin g   tech n iq u e   ( S MO T E )   m eth o d   an d   its   d er iv ativ m eth o d s   [ 3 7 ] .   T h ap p licatio n   o f   class   b alan cin g   m eth o d s ,   s u c h   as  S MO T E   an d   its   v ar ia n ts ,   was  n o ca r r ied   o u i n   th is   s tu d y   b e ca u s it  was  o u ts id th s co p o f   th s tu d y .   Ho we v er ,   th is   ap p r o ac h   h as  th p o t en tial  to   b ap p lied   in   f u tu r s tu d ies  to   o v er co m class   im b alan ce   is s u es a n d   im p r o v t h ac cu r ac y   o f   r ice  g r o wth   p h ase  class if icatio n   m o d e ls .   Miscla s s if icatio n   ca n   also   o cc u r   d u to   p r o b lem s   o cc u r r in g   in   o n r ice  cr o p p in g   c y cle,   s u ch   as  p r o b lem s   with   p est  attac k s ,   d r o u g h t,  an d   f lo o d s ,   s o   th r ice  p h en o lo g y   is   d is r u p te d .   Dam ag ed   r ice  is   u s u ally   r ep l ac ed   with   n ew  r ice   p lan ts ,   s o   th f ield   d ata  u s ed   i n   th s am p le  d if f er s   f r o m   th l atest r ea l f ield   d ata.   Fu r th er m o r e ,   th is   r esear ch   ca n   b co n tin u e d   b y   d ev elo p in g   m o d el  th at  co n s id er s   r an d o m   ef f ec ts ,   s u ch   as  th p lan tin g   s ea s o n .   I n   I n d o n esia,  th er ar two   m ain   p lan tin g   s ea s o n s ,   n am ely   th r ain y   an d   d r y   s ea s o n s ,   wh ich   ca n   af f ec th d y n am ics  o f   r ice  p h e n o lo g y   [ 4 0 ] .   I n   I n d o n esia,  th er ar t wo   m ain   g r o win g   s ea s o n s ,   n am ely   th r ain y   an d   d r y   s ea s o n s ,   wh ich   ca n   af f ec th d y n am ics  o f   r ice  g r o wth .   T h r esear ch   i n   [ 4 1 ] ,   [ 4 2 ]   s h o ws  th at  ad d in g   r an d o m   e f f ec ts   to   m ac h in lear n in g   m o d els  ca n   im p r o v e   p er f o r m an ce .   B y   in clu d in g   t h p lan tin g   s ea s o n   as  r an d o m   e f f ec t,  th m o d el  is   ex p ec ted   to   b e   ab l to   ca p tu r e   n atu r a l   v ar iatio n s   b etwe en   s ea s o n s   s o   th at  r ice  p h en o lo g y   p h ase  p r ed ictio n s   b ec o m m o r r o b u s an d   ac cu r ate.   I n   s u b s eq u en r esear ch ,   ad d i n g   r an d o m   e f f ec ts   to   th m u lticlas s   SVM  cla s s if icatio n   m o d el  ca n   b u s ed   as  a n   alter n ativ to   im p r o v th e   p er f o r m an ce   o f   th r ice  p h e n o lo g y   m o d el.       5.   CO NCLU SI O N   T h SVM  Ov a n d   Gen SV m eth o d s   ca n   p r o d u ce   r ice  p h en o lo g y   m o d el  ac c u r ac y ,   wh ich   is   r ea s o n ab ly   s atis f ac to r y   an d   co m p ar ab le  to   th ML R   m eth o d .   I n   th ca s o f   r ice  g r o wth   p h ase  class if icatio n ,   th ac cu r ac y   o f   th class if icatio n   m o d el  f r o m   t h SVM  Ov O,   Gen SVM,   an d   ML R   m eth o d s   will  b o p tim al   wh en   all  p r ed icto r s   ar in clu d ed   in   th m o d el.   T h m o d els p r o d u ce d   b y   th th r ee   m eth o d s   s h o g o o d   s tab ilit y   an d   n o   v is ib le  o v er f itti n g   p r o b lem s .   Ho wev er ,   it  s h o u ld   b e   n o ted   th at  th SVM  Ov m e th o d   is   s en s itiv to   ch an g es  in   th v alu o f   th c o s an d   g am m p ar a m eter s .   T h Gen SVM  m eth o d   also   d ep en d s   o n   th k ap p a,   lam b d a,   an d   p   p ar am eter   s ettin g s .   T h ac c u r ac y   o f   t h r ice  p h en o l o g y   m o d el  u s in g   s en tin el - 1   s atellite  im ag d ata  is   m o s o p tim al  in   th 4 - class   s ce n ar io   th r o u g h   SV Ov m o d ellin g .   I n   f u tu r e   r esear ch ,   s am p lin g   h an d lin g   test s   ca n   b ca r r ie d   o u t,  f o r   ex am p le,   u s in g   th S MO T E   m eth o d   to   in c r ea s th s m all  n u m b er   o f   class   m em b er s .   I n   ad d itio n ,   f u tu r r esear ch   ca n   b ca r r ie d   o u b y   ad d in g   r an d o m   ef f ec ts   to   th SVM  m o d el  th at  ca n   ac co m m o d ate  f ix ed   ef f ec ts   an d   r an d o m   ef f ec ts   in   th m o d el  to   r ed u ce   m is class if icatio n   ca u s ed   b y   f ix ed   an d   r an d o m   e f f ec ts .       ACK NO WL E DG M E N T S   W th an k   B R I N ' s   D ir ec to r ate  o f   T alen Ma n ag e m en f o r   s u p p o r tin g   th s tu d y .   W also   th an k   th e   r ice  p h ase  r esear ch   team   at  t h B R I R em o te  Sen s in g   R e s ea r ch   C en ter   an d   th Ma n ag em en o f   PT.   San g   Hy an g   Ser i Su b a n g ,   W est J av a.       F UNDING   I NF O R M A T I O N   W wo u ld   lik to   th an k   th D ir ec to r ate  Gen er al  o f   Hig h er   E d u ca tio n ,   R esear ch ,   an d   T ec h n o lo g y   o f   th Min is tr y   o f   E d u ca tio n ,   C u ltu r e,   R esear ch ,   a n d   T ec h n o lo g y   f o r   p r o v id in g   a   Do cto r al   d i s s er tatio n   r esear ch   g r an with   Dec r ee   Nu m b er   0 2 7 /E5 /PG.0 2 . 0 0 . PL/2 0 2 4   an d   Ag r ee m e n t/C o n tr ac Nu m b er   2 2 1 1 5 /   I T 3 . D1 0 /PT. 0 1 . 0 3 /P/ B /2 0 2 4 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.