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.

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.

---