Дослідники з Університету штату Пенсильванія розробляють автоматизовану роботизовану систему для точного знищення бур’янів у яблуневих садах. Їхня мета полягає у виявленні та вимірюванні бур’янів з достатньою точністю, щоб направляти цільовий обприскувач гербіцидів, зменшуючи використання хімікатів та уникаючи шкоди для врожаю чи навколишнього середовища.

Команда повідомила про ранню стадію проекту в журналі “Комп’ютери та електроніка в сільському господарстві”, представивши модель машинного зору, призначену для виявлення та відстеження бур’янів за допомогою бічної камери. Традиційні системи огляду зверху обмежені в садах, оскільки гілки та структури крони заважають.

“У складних середовищах, таких як яблуневі сади, важко розробити механізми виявлення бур’янів, оскільки крона дерев та низькі гілки блокують огляд зверху”, – заявив керівник проєкту Лонг Хе. Він додав, що бур’яни також можуть бути частково приховані за стовбурами або іншою рослинністю.

Щоб вирішити цю проблему, докторант Лоуренс Артур очолив адаптацію існуючої моделі глибокого навчання, яка виконує швидке виявлення об’єктів та сегментацію на рівні пікселів. Команда додала модуль, який покращує здатність моделі фокусуватися на відповідних ознаках зображення, одночасно пригнічуючи менш корисну візуальну інформацію. Це допомогло системі виявляти бур’яни, навіть коли вони були частково затьмарені. Був інтегрований алгоритм відстеження з механізмом фільтрації для збереження ідентичності бур’янів у відеокадрах та запобігання подвійному підрахунку.

Дані були зібрані в Центрі досліджень та поширення фруктів Державного університету Пенсильванії в Біглервіллі та сусідніх садах, використовуючи такі види, як кульбаба, осот звичайний, кінська стручка та кропива каролінська. Зображення високої роздільної здатності використовувалися для навчання та оцінки моделі.

Модель досягла середньої точності сегментації 84,9% та локалізації 83,6%. У тестах відстеження в різних кадрах система досягла точності відстеження кількох об’єктів 82%, точності відстеження 78% та показника ідентифікації 88%, зафіксувавши шість перемикачів ідентичності.

Він сказав, що комбіновані функції виявлення, відстеження та оцінки щільності забезпечують “більш точне та послідовне виявлення бур’янів, навіть у складних умовах саду”, додавши, що такі дані можуть підтримувати застосування гербіцидів на конкретних ділянках.

Серед учасників проєкту – Кайо Брунаро, Пол Хайнеманн, Магні Хуссейн та Саджад Махнан. Фінансування надано Національним інститутом продовольства та сільського господарства Міністерства сільського господарства США, Міністерством сільського господарства Пенсильванії та Державною садівничою асоціацією Пенсильванії.

Для отримання додаткової інформації:

Університет штату Пенсильванія
Тел.: +1 814 865 4700
www.psu.edu