Një sistem makine vizioni i aftë për të lokalizuar dhe identifikuar lulet e mbretit të mollës brenda grupeve të luleve në pemë në pemishte u krijua nga studiuesit e Penn State - një hap i hershëm kritik në zhvillimin e një sistemi pllenimi robotik - në një studim të parë në llojin e tij. .
Lulet e mollës rriten në grupe prej katër deri në gjashtë lule të lidhura me degët, dhe lulëzimi qendror njihet si lulja mbretërore. Kjo lule hapet e para në tufë dhe zakonisht rrit frutin më të madh. Pra, është objektivi kryesor i një sistemi pllenimi robotik, sipas studiuesit Long He, asistent profesor i bujqësisë dhe inxhinieri biologjike.
Pjalmimi i insekteve tradicionalisht është mbështetur për produktivitetin e mollës. Megjithatë, provat sugjerojnë se shërbimet e pjalmimit, si nga bletët e zbutura ashtu edhe nga pjalmuesit e egër, nuk përputhen me kërkesat në rritje, vuri në dukje ai. Për shkak të çrregullimi i kolapsit të kolonisë, bletët në mbarë botën kanë ngordhur me ritme alarmante. Si rezultat, prodhuesit kanë nevojë për metoda alternative të pllenimit.
Ky studim është i fundit i kryer nga grupi kërkimor i He's në Kolegjin e Shkencave Bujqësore, i cili është i përkushtuar ndaj zhvillimit të sistemeve robotike për të përmbushur detyra bujqësore intensive të punës, si mbledhja e kërpudhave, krasitja e pemëve të mollës dhe rrallimi i frutave jeshile. Qëllimi kryesor i këtij projekti, shpjegoi Ai, ishte të zhvillonte një sistem vizioni të bazuar në të mësuarit e thellë që mund të identifikonte dhe lokalizonte me saktësi lulet mbretërore në tendat e pemëve.
"Ne mendojmë se ky rezultat do të sigurojë informacion bazë për një sistem pllenimi robotik, i cili do të çonte në pllenim efikas dhe të riprodhueshëm të mollëve për të maksimizuar rendimentin e frutave me cilësi të lartë," tha ai. "Në Pensilvani, ne ende mund të mbështetemi te bletët për të polenizuar të korrat e mollës, por në rajone të tjera ku ngordhjet e bletëve kanë qenë më të rënda, kultivuesit mund të kenë nevojë për këtë teknologji më shpejt se vonë."
Xinyang Mu, student i doktoraturës në Departamentin e Inxhinierisë Biologjike Bujqësore, udhëhoqi studimin e luleve të mbretit. Mu përdori Mask R-CNN - një program kompjuterik popullor i të mësuarit të thellë që kryen segmentimin e nivelit të pikselit për të zbuluar objekte që janë pjesërisht të errësuar nga objekte të tjera - për të identifikuar dhe lokalizuar lulet mbretërore në një sistem vizioni makinerik.
Për të ndërtuar modelin e zbulimit të bazuar në Mask R-CNN, ai kapi qindra foto të grumbullimit të luleve të mollës. Më pas ai zhvilloi një algoritëm segmentimi të luleve mbretërore për të identifikuar dhe gjetur lulet e mbretit nga ai grup i paketuar i imazheve të luleve të mollës. Hulumtimi u krye në Qendrën e Kërkimit dhe Zgjerimit të Frutave të Penn State, Biglerville.
Gala dhe Honeycrisp mollë varietetet u zgjodhën për teste. Pemët testuese u mbollën në vitin 2014 me hapësirë prej rreth 5 këmbësh (Gala) dhe 6 1/2 këmbë (Honeycrisp). Këto pemë u trajnuan në arkitekturën e kulmeve me bosht të gjatë, me një lartësi mesatare prej rreth 13 këmbë. Sistemi i marrjes së imazhit me një kamerë u montua në një automjet të manovruar midis rreshtave të pemëve.
Trajnimi i sistemit të vizionit të makinës për të gjetur lulet mbretërore ishte sfidues, vuri në dukje Mu, sepse ato kanë të njëjtën madhësi, ngjyrë dhe formë si lulet anësore në grupe, dhe lulet mbretërore zakonisht errësohen nga lulet përreth për shkak të pozicionit të tyre qendror.
Për të përmbushur kërkesat e mësimit të transferimit për trajnimin e modelit Mask R-CNN, imazhet e papërpunuara u etiketuan në dy klasa të paracaktuara: lule individuale dhe lule të mbyllura. Për të rritur saktësinë, grupi i të dhënave të trajnimit u zgjerua me katër herë duke përdorur qasjet e shtimit të të dhënave, shpjegoi Mu.
"Për të dalluar lulet mbretërore nga lulet anësore, lulja më qendrore brenda çdo grupi lulesh u shënua, ose u lokalizua," tha ai. “Sistemi i vizionit vendosi automatikisht grupet e luleve veçmas bazuar në një qasje dydimensionale të hartës së densitetit të luleve. Brenda çdo grupi lulesh të zbuluar, lulja - ose maska - në pozicionin më të përqendruar u përcaktua si lulja mbretërore e synuar.
Në gjetjet e publikuara së fundmi në Teknologjia e zgjuar bujqësore, studiuesit raportuan një nivel të lartë të saktësisë së zbulimit të luleve mbretërore që rezulton nga algoritmi i Mu. Krahasuar me matjet e marra me dorë nga studiuesit që identifikojnë lulet mbretërore me sy - të quajtura matje të së vërtetës tokësore nga studiuesit - saktësia e zbulimit të luleve mbretit të vizionit të makinës varionte nga 98.7% në 65.6%.