Un sistema di visione di macchina capace di localizà è identificà i fiori di u re di mela in gruppi di fiori nantu à l'arburi in l'arbureti hè statu ideatu da i circadori di Penn State - un primu passu criticu in u sviluppu di un sistema di polinizazione robotica - in un studiu primu di u so tipu. .
I fiori di Apple crescenu in gruppi di quattru à sei fiori attaccati à i rami, è u fiore di u centru hè cunnisciutu com'è u fiore di u re. Stu fiore si apre prima in u cluster è generalmente cresce u fruttu più grande. Dunque, hè u scopu chjave di un sistema di polinizazione robotica, secondu u ricercatore Long He, assistente prufissore di agricultura è ingegneria biologica.
A polinizazione di l'insetti hè stata tradizionalmente affidata per a produtividade di a mela. Tuttavia, l'evidenza suggerisce chì i servizii di polinizazione, sia da l'api domestiche sia da i polinizatori salvatichi, ùn currispondenu micca à e richieste crescente, hà dettu. À causa di disordine di colapsu di a culunia, l'api di u meli di u mondu sò morse à ritmi alarmanti. In u risultatu, i pruduttori necessitanu metudi alternativi di polinizazione.
Stu studiu hè l'ultimu realizatu da u gruppu di ricerca di He in u College of Agricultural Sciences, chì hè cunsacratu à u sviluppu di sistemi robotichi per rializà travaglii agriculi intensivi di travagliu cum'è a cugliera di funghi, a poda di mela è a diluzione di frutti verdi. U scopu primariu di stu prughjettu, Ellu spiegò, era di sviluppà un sistema di visione basata nantu à l'apprendimentu prufondu chì puderia identificà precisamente è situà i fiori di re in canopies d'arburi.
"Pensemu chì questu risultatu furnisce l'infurmazioni di basa per un sistema di polinizazione robotica, chì porta à una polinizazione efficiente è riproducibile di pomi per maximizà u rendiment di frutti d'alta qualità", disse. "In Pennsylvania, pudemu sempre confià nantu à l'api per polinizà i culturi di mela, ma in altre regioni induve i morti di l'api sò stati più severi, i pruduttori puderanu bisognu di sta tecnulugia prima chè dopu".
Xinyang Mu, studiente di duttore in u Dipartimentu di Ingegneria Biologica Agricola, hà guidatu u studiu di u rè fiore. Mu hà utilizatu Mask R-CNN - un popular prugramma di computer d'apprendimentu prufondu chì esegue una segmentazione di pixel per detectà l'uggetti chì sò parzialmente oscurati da altri oggetti - per identificà è localizà i fiori re in un sistema di visione macchina.
Per custruisce u mudellu di rilevazione basatu in Mask R-CNN, hà catturatu centinaie di foto di cluster di fiori di mela. Allora hà sviluppatu un algoritmu di segmentazione di fiori di re per identificà è localizà i fiori di u rè da quellu dataset crudu di l'imaghjini di fiori di mela. A ricerca hè stata fatta à u Centru di Ricerca è Extension di Frutta di Penn State, Biglerville.
Gala è Honeycrisp mela variità sò state scelte per e teste. L'arbureti di teste sò stati piantati in 2014 cù spazii d'arburu di circa 5 piedi (Gala) è 6 1/2 piedi (Honeycrisp). Questi arburi sò stati furmati in l'architettura di canopy spindle altu, cù una altezza media di circa 13 piedi. U sistema di acquisizione di l'imaghjini cù una camera hè stata muntata nantu à un veiculu di utilità manuvratu trà e fila d'arburi.
A furmazione di u sistema di visione di a macchina per localizà i fiori di u rè hè stata sfida, Mu hà dettu, perchè sò a stessa dimensione, culore è forma cum'è i fiori laterali in clusters, è i fiori di u rè sò tipicamente oscurati da i fiori circundanti per via di a so pusizioni cintrali.
Per cumpiendu i requisiti di l'apprendimentu di trasferimentu per a furmazione di u mudellu Mask R-CNN, l'imaghjini crudi sò stati etichettati in duie classi predefinite: fiori individuali è fiori occlusi. Per rinfurzà a precisione, u dataset di furmazione hè statu allargatu di quattru volte cù l'approcciu di l'aumentu di dati, Mu spiegò.
"Per distingue i fiori rè da i fiori laterali, u fiore più cintrali in ogni cluster di fiori hè stata mirata, o localizzata", disse. "U sistema di visione hà situatu automaticamente i grappoli di fiori separatamente basatu annantu à un approcciu di mappatura di densità di fiori bidimensionale. Dentru ogni cluster di fiori rilevatu, u fiore - o a maschera - in a pusizione più centrata hè stata determinata cum'è u fiore di u re di destinazione.
In i risultati publicati recentemente in Tecnulugia agricula intelligente, i circadori cuntatu un altu livellu di rè fiore-deteczione accurata risultatu da l'algoritmu di Mu. In cunfrontu cù e misurazioni pigliate manualmente da i circadori chì identificanu i fiori di u rè à l'ochju - chjamati misurazioni di verità in terra da i circadori - a precisione di rilevazione di i fiori di u rè di a visione di a macchina variava da 98.7% à 65.6%.