Sistema ta’ viżjoni bil-magna li kapaċi ssib u tidentifika l-fjuri tar-re tat-tuffieħ fi ħdan gruppi ta’ fjuri fuq siġar fil-ġonna tfasslet minn riċerkaturi ta’ Penn State—pass bikri kritiku fl-iżvilupp ta’ sistema ta’ pollinazzjoni robotika—fi studju tal-ewwel tat-tip tiegħu. .
Blanzuni tat-tuffieħ jikbru fi gruppi ta 'erba' sa sitt blanzuni mwaħħla mal-fergħat, u l-fjur taċ-ċentru huwa magħruf bħala l-fjura king. Din il-fjura tiftaħ l-ewwel fir-raggruppament u ġeneralment tikber l-akbar frott. Għalhekk, hija l-mira ewlenija ta’ sistema ta’ pollinazzjoni robotika, skont ir-riċerkatur Long He, assistent professur tal-agrikoltura u inġinerija bijoloġika.
Il-pollinazzjoni tal-insetti tradizzjonalment ġiet invokata għall-produttività tat-tuffieħ. Madankollu, l-evidenza tissuġġerixxi li s-servizzi ta 'pollinazzjoni, kemm minn naħal domestikat kif ukoll pollinaturi selvaġġi, mhux qed jaqbel mad-domandi dejjem jiżdiedu, Huwa nnota. Minhabba disturb tal-kollass tal-kolonji, in-naħal tal-għasel madwar id-dinja ilhom imutu b'rati allarmanti. Bħala riżultat, il-produtturi jeħtieġu metodi alternattivi ta 'pollinazzjoni.
Dan l-istudju huwa l-aħħar li sar mill-grupp ta 'riċerka He's fil-Kulleġġ tax-Xjenzi Agrikoli, li huwa ddedikat għall-iżvilupp ta' sistemi robotiċi biex iwettqu ħidmiet agrikoli li jaħdmu intensivi bħall-ġbir tal-faqqiegħ, iż-żbir tas-siġar tat-tuffieħ u t-tnaqqija tal-frott aħdar. L-għan ewlieni ta 'dan il-proġett, Huwa spjega, kien li tiżviluppa sistema ta' viżjoni bbażata fuq it-tagħlim fil-fond li tista 'tidentifika u ssib b'mod preċiż il-fjuri tar-re fil-kanupetti tas-siġar.
"Aħna naħsbu li dan ir-riżultat se jipprovdi informazzjoni bażika għal sistema ta 'pollinazzjoni robotika, li twassal għal pollinazzjoni effiċjenti u riproduċibbli tat-tuffieħ biex timmassimizza r-rendiment ta' frott ta 'kwalità għolja," Huwa qal. "F'Pennsylvania, għadna nistgħu nistrieħu fuq in-naħal biex jippollinaw l-għelejjel tat-tuffieħ, iżda f'reġjuni oħra fejn il-mewt tan-naħal kien aktar sever, il-produtturi jistgħu jeħtieġu din it-teknoloġija aktar kmieni milli aktar tard."
Xinyang Mu, student tad-dottorat fid-Dipartiment tal-Inġinerija Bijoloġika Agrikola, mexxa l-istudju tal-fjuri tar-re. Mu uża Mask R-CNN—programm tal-kompjuter popolari ta’ tagħlim fil-fond li jwettaq segmentazzjoni fil-livell tal-pixels biex jiskopri oġġetti li huma parzjalment mgħottija minn oġġetti oħra—biex jidentifika u jsib il-fjuri re f’sistema ta’ viżjoni bil-magna.
Biex jibni l-mudell ta 'skoperta bbażata fuq Mask R-CNN, huwa qabad mijiet ta' ritratti ta 'cluster ta' fjur tat-tuffieħ. Imbagħad huwa żviluppa algoritmu ta 'segmentazzjoni tal-fjuri tar-re biex jidentifika u jsib il-fjuri tar-re minn dak is-sett ta' dejta mhux ipproċessat ta 'immaġini tal-fjuri tat-tuffieħ. Ir-riċerka saret fiċ-Ċentru ta 'Riċerka u Estensjoni tal-Frott ta' Penn State, Biglerville.
Gala u Honeycrisp tuffieħ varjetajiet intgħażlu għat-testijiet. Is-siġar tat-test tħawlu fl-2014 bi spazjar tas-siġar ta 'madwar 5 piedi (Gala) u 6 1/2 pied (Honeycrisp). Dawn is-siġar kienu mħarrġa fl-arkitettura tal-kanupew tal-magħżel, b'għoli medju ta 'madwar 13-il pied. Is-sistema ta 'akkwist ta' immaġni b'kamera kienet immuntata fuq vettura ta 'utilità manuvrata bejn ringieli tas-siġar.
It-taħriġ tas-sistema tal-viżjoni tal-magni biex jillokalizza l-fjuri tar-re kien ta 'sfida, irrimarka Mu, minħabba li huma l-istess daqs, kulur u forma bħall-blanzuni laterali fi gruppi, u l-fjuri tar-re huma tipikament mgħottija mill-fjuri tal-madwar minħabba l-pożizzjoni ċentrali tagħhom.
Biex tissodisfa r-rekwiżiti tat-tagħlim tat-trasferiment għat-taħriġ tal-mudell Mask R-CNN, immaġini mhux ipproċessati ġew ittikkettati f'żewġ klassijiet definiti minn qabel: fjuri individwali u fjuri occluded. Biex tittejjeb il-preċiżjoni, is-sett tad-dejta tat-taħriġ ġie mkabbar b'erba 'darbiet bl-użu ta' approċċi ta 'żieda tad-dejta, spjega Mu.
"Biex tiddistingwi l-fjuri tar-re mill-fjuri laterali, il-fjura l-aktar ċentrali f'kull grupp ta 'fjuri kienet immirata, jew lokalizzata," huwa qal. “Is-sistema tal-viżjoni awtomatikament lokalizzat ir-raggruppamenti tal-fjuri separatament ibbażat fuq approċċ ta 'mapping tad-densità tal-fjuri bidimensjonali. F’kull grupp taʼ fjuri misjub, il- fjura—jew il-maskra—fl-aktar pożizzjoni ċċentrata kienet determinata bħala l-fjura tar-re fil-mira.”
Fis-sejbiet ippubblikati reċentement fi Teknoloġija Agrikola Intelliġenti, ir-riċerkaturi rrappurtaw livell għoli ta 'preċiżjoni ta' skoperta ta 'fjuri king li tirriżulta mill-algoritmu ta' Mu. Meta mqabbel ma 'kejl meħud manwalment minn riċerkaturi li jidentifikaw fjuri king bl-għajn—imsejjaħ kejl tal-verità fuq l-art mir-riċerkaturi—il-preċiżjoni tal-kxif tal-fjuri re tal-viżjoni bil-magna varjat minn 98.7% għal 65.6%.