Лазерный терминатор против вредителей опробован на гусеницах бабочки капустницы

Лазерный терминатор против вредителей опробован на гусеницах бабочки капустницы эксклюзив

Для более точного удара по вредителю лазерные установки оснастили бинокулярным зрением

Группа ученых (Колледж машиностроения и электротехники Хунаньского сельскохозяйственного университета, Исследовательский центр интеллектуального оборудования Пекинской академии сельскохозяйственных и лесных наук, Инженерный колледж, Китайский сельскохозяйственный университет) работает над созданием лазерного оборудования для борьбы с вредителями с целью сокращения применения пестицидов.

В своей статье, опубликованной в журнале Agriculture 2022 на портале MDPI, они сообщают о достигнутом прогрессе: «С 1980 года ведутся разработки уничтожения вредителей с помощью лазеров. В этих исследованиях было продемонстрировано, что мощность лазера вызывает повреждение экзоскелета и подлежащих тканей вредителей, нарушает анаболизм клеток тканей и в конечном итоге приводит к гибели вредных насекомых. Например, 24-часовая смертность личинок четвертого возраста белянки репной (Pieris rapae), известной как бабочка капустница, достигла 100% при оптимальной комбинации рабочих параметров мощности лазера 7,5 Вт, площади облучения 6,189 кв мм, времени открытия лазера 1,177 с и положения облучения в середине живота.

Однако, чтобы сделать технологию лазерной борьбы с вредителями применимой, требуется устройство, чтобы точно сфокусировать лазер на середине брюшка вредителя, для гарантии гибели насекомого под действием интенсивной энергии.

В этом отношении технология машинного зрения может применяться для идентификации вредителей, присутствующих в поле. Однако у большинства вредителей есть защитная окраска. Также фон изображения сложный, а особенности изображения вредителей менее заметны из-за интенсивного посева сельскохозяйственных культур.

Более того, предыдущие исследования по идентификации вредителей в основном были сосредоточены на классификации и подсчете видов вредителей, при этом мало внимания уделялось трехмерному местонахождению насекомых.

Таким образом, в этом исследовании интегрированы технология глубокого обучения и бинокулярное зрение для идентификации и локализации точке лазерного удара.

Модель региональной сверточной нейронной сети с маской (Mask R-CNN) может использоваться, например, для сегментации и обнаружения изображений вредителей и позволяет получить многочисленные результаты.

Наша команда предложила монокулярную камеру с оптическим полосовым фильтром 850 нм для захвата изображения для идентификации вредителей, и было подтверждено, что изображение NIR выделяет серую разницу между личинками P. rapae и листьями овощей.

После идентификации и сегментации вредителей в поле точка поражения лазером определяется в трех измерениях на основе бинокулярного стереозрения. Стереосоответствие является важным фактором, влияющим на точность определения местоположения бинокулярного зрения.

В этой работе личинки Pieris rapae, близкие по цвету к растению-хозяину, были взяты в качестве объекта и исследованы способы идентификации и локализации целевой точки.

Для захвата изображения вредителя был разработан блок бинокулярной камеры с оптическим фильтром с длиной волны 850 нм. Сегментация площади пикселей вредителей выполнялась на основе Mask R-CNN. Точки лазерного удара были обнаружены путем извлечения скелета с помощью улучшенного алгоритма прореживания ZS.

Чтобы точно получить 3D-координаты целевой точки, на стереоизображениях ректификации применили метод сопоставления с несколькими ограничениями, а субпиксельные целевые точки на изображениях слева и справа были оптимально согласованы путем подбора оптимального значения параллакса.

Лазерный терминатор против вредителей опробован на гусеницах бабочки капустницы

Как показали результаты полевых испытаний, средняя точность прицела составила 94,24%. Исследование обеспечивает техническую поддержку роботизированной борьбы с вредителями овощей».

По статье группы авторов (Яджун Ли, Цинчунь Фэн, Дживен Лин, Чжэнфан Ху, Сянмин Лэй, Ян Сян), опубликованной на портале www.mdpi.com.

Заглавное фото: www.pexels.com.

agroxxi.ru



Добавить комментарий