Лазерне обладнання проти шкідників випробуване на гусеницях метелика капусниці
Для більш точного удару по шкіднику лазерні установки оснастили бінокулярним зором.
Група вчених (Коледж машинобудування та електротехніки Хунанського сільськогосподарського університету, Дослідницький центр інтелектуального обладнання Пекінської академії сільськогосподарських та лісових наук, Інженерний коледж, Китайський сільськогосподарський університет) працює над створенням лазерного обладнання для боротьби зі шкідниками з метою скорочення застосування пестицидів.
У статті, опублікованій у журналі Agriculture 2022 на порталі MDPI, вони повідомляють про досягнутий прогрес: «З 1980 року ведуться розробки знищення шкідників за допомогою лазерів. У цих дослідженнях було продемонстровано, що потужність лазера викликає пошкодження екзоскелету і тканин шкідників, що підлягають, порушує анаболізм клітин тканин і в кінцевому підсумку призводить до загибелі шкідливих комах. Наприклад, 24-годинна смертність личинок четвертого віку білки ріпної (Pieris rapae), відомої як метелик капустянка, досягла 100% при оптимальній комбінації робочих параметрів потужності лазера 7,5 Вт, площі опромінення 6,189 кв мм, часу відкриття лазера 1,177 с у середині живота.
Однак, щоб зробити технологію лазерної боротьби зі шкідниками застосовною, потрібен пристрій, щоб точно сфокусувати лазер на середині черевця шкідника, для гарантії загибелі комах під дією інтенсивної енергії.
У цьому плані технологія машинного зору може застосовуватися для ідентифікації шкідників, що у полі. Однак у більшості шкідників є захисне забарвлення. Також фон зображення складний, а особливості зображення шкідників менш помітні через інтенсивне посів сільськогосподарських культур.
Понад те, попередні дослідження з ідентифікації шкідників переважно були зосереджені на класифікації та підрахунку видів шкідників, у своїй мало уваги приділялося тривимірному місцезнаходження комах.
Таким чином, у цьому дослідженні інтегровані технологія глибокого навчання та бінокулярний зір для ідентифікації та локалізації точки лазерного удару.
Модель регіональної згорткової нейронної мережі з маскою (Mask R-CNN) може використовуватися, наприклад, для сегментації та виявлення зображень шкідників та дозволяє отримати численні результати.
Наша команда запропонувала монокулярну камеру з оптичним смуговим фільтром 850 нм для захоплення зображення для ідентифікації шкідників, і було підтверджено, що зображення NIR виділяє сіру різницю між личинками P. rapae та листям овочів.
Після ідентифікації та сегментації шкідників у полі точка ураження лазером визначається у трьох вимірах на основі бінокулярного стереозріння. Стереовідповідність є важливим фактором, що впливає на точність позиціонування бінокулярного зору.
У цій роботі личинки Pieris rapae, близькі за кольором до рослини-господаря, було взято як об'єкт і досліджено способи ідентифікації та локалізації цільової точки.
Для захоплення зображення шкідника розроблено блок бінокулярної камери з оптичним фільтром з довжиною хвилі 850 нм. Сегментація площі пікселів шкідників виконувалася з урахуванням Mask R-CNN. Точки лазерного удару були виявлені шляхом вилучення скелета за допомогою покращеного алгоритму проріджування ZS.
Щоб точно отримати 3D-координати цільової точки, на стереозображення ректифікації застосували метод зіставлення з декількома обмеженнями, а субпіксельні цільові точки на зображеннях ліворуч і праворуч були оптимально узгоджені шляхом підбору оптимального значення паралакса.
Як показали результати польових випробувань, середня точність прицілу становила 94,24%. Дослідження забезпечує технічну підтримку роботизованої боротьби із шкідниками овочів».
Також читайте: