Usa ka sistema sa panan-awon sa makina nga makahimo sa pagpangita ug pag-ila sa mga bulak sa apple king sulod sa mga pungpong sa mga bulak sa mga kahoy sa mga prutasan gimugna sa mga tigdukiduki sa Penn State-usa ka kritikal nga sayo nga lakang sa pagpauswag sa usa ka robotic pollination system-sa usa ka una nga klase nga pagtuon. .
Ang mga bulak sa mansanas motubo sa mga grupo nga upat ngadto sa unom ka mga bulak nga gilakip sa mga sanga, ug ang sentro nga bulak nailhan nga hari nga bulak. Kini nga bulak moabli una sa pungpong ug kasagaran motubo ang kinadak-ang bunga. Mao nga, kini ang panguna nga target sa usa ka robotic pollination system, sumala sa tigdukiduki nga si Long He, katabang nga propesor sa agrikultura ug biological nga engineering.
Ang polinasyon sa insekto sa tradisyonal nga gisaligan alang sa produktibo sa mansanas. Bisan pa, ang ebidensya nagsugyot nga ang mga serbisyo sa polinasyon, gikan sa gipamuhi nga mga putyokan ug ihalas nga mga pollinator, dili motakdo sa nagkadaghang mga panginahanglanon, ingon niya. Tungod sa colony collapse disorder, ang mga putyukan sa tibuok kalibotan nangamatay sa makapaalarma nga gikusgon. Ingon usa ka sangputanan, ang mga prodyuser nanginahanglan mga alternatibong pamaagi sa polinasyon.
Kini nga pagtuon mao ang pinakabag-o nga gihimo sa He's research group sa College of Agricultural Sciences, nga gipahinungod sa pagpalambo sa mga robotic system aron matuman ang labor-intensive nga mga buluhaton sa agrikultura sama sa mushroom picking, apple tree pruning ug green-fruit thinning. Ang nag-unang tumong niini nga proyekto, Siya mipasabut, mao ang pagpalambo sa usa ka lawom nga pagkat-on-based nga sistema sa panan-awon nga tukma nga makaila ug makapangita sa hari nga mga bulak sa mga canopy sa kahoy.
"Naghunahuna kami nga kini nga resulta maghatag ug baseline nga impormasyon alang sa usa ka robotic pollination system, nga mosangpot sa episyente ug reproducible pollination sa mga mansanas aron mapadako ang abot sa taas nga kalidad nga mga prutas," ingon niya. "Sa Pennsylvania, makasalig gihapon kami sa mga putyokan sa pag-pollinate sa mga tanum nga mansanas, apan sa ubang mga rehiyon diin ang pagkamatay sa putyokan labi ka grabe, ang mga tigpananom mahimong magkinahanglan niini nga teknolohiya sa dili madugay."
Si Xinyang Mu, estudyante sa doktor sa Departamento sa Agrikultura Biological Engineering, nanguna sa pagtuon sa bulak sa hari. Gigamit ni Mu ang Mask R-CNN—usa ka sikat nga programa sa kompyuter sa lawom nga pagkat-on nga naghimo sa lebel sa pixel nga pagbahinbahin aron makit-an ang mga butang nga partially dili makita sa ubang mga butang—aron mailhan ug makit-an ang mga bulak sa hari sa usa ka sistema sa panan-aw sa makina.
Aron matukod ang Mask R-CNN-based detection model, nakuha niya ang gatusan ka mga litrato sa apple blossom cluster. Dayon naghimo siya og king flower segmentation algorithm aron mailhan ug mapangita ang hari nga mga bulak gikan sa hilaw nga dataset sa mga larawan sa bulak sa mansanas. Ang panukiduki gihimo sa Penn State's Fruit Research and Extension Center, Biglerville.
Gala ug Honeycrisp kalimutaw Ang mga lahi gipili alang sa mga pagsulay. Ang mga test tree gitanom niadtong 2014 nga may gilay-on nga mga 5 ka tiil (Gala) ug 6 1/2 ka tiil (Honeycrisp). Kini nga mga kahoy gibansay sa taas nga spindle canopy architecture, nga adunay average nga gitas-on nga mga 13 ka tiil. Ang sistema sa pagkuha sa imahe nga adunay camera gi-mount sa usa ka utility vehicle nga gimaniobra taliwala sa mga linya sa kahoy.
Ang pagbansay sa sistema sa panan-awon sa makina aron makit-an ang mga bulak sa hari mahagiton, gipunting ni Mu, tungod kay parehas sila nga gidak-on, kolor ug porma sa mga lateral nga bulak sa mga pungpong, ug ang mga bulak sa hari kasagaran gitagoan sa mga bulak sa palibot tungod sa ilang sentral nga posisyon.
Aron matuman ang mga kinahanglanon sa pagbalhin sa pagkat-on alang sa Mask R-CNN nga pagbansay sa modelo, ang mga hilaw nga imahe gimarkahan sa duha nga gitakda nang daan nga mga klase: indibidwal nga mga bulak ug mga occluded nga mga bulak. Aron mapauswag ang katukma, ang dataset sa pagbansay gipadako sa upat ka beses gamit ang mga pamaagi sa pagdugang sa datos, gipasabut ni Mu.
"Aron mailhan ang mga bulak sa hari gikan sa mga lateral nga bulak, ang labing sentro nga bulak sa sulod sa matag pungpong sa bulak gipunting, o gi-localize," ingon niya. "Ang sistema sa panan-aw awtomatik nga makit-an ang mga pungpong sa bulak nga gilain base sa usa ka two-dimensional nga pamaagi sa pagmapa sa densidad sa bulak. Sulod sa matag namatikdan nga pungpong sa bulak, ang bulak—o ang maskara—sa pinakasentro nga posisyon gitino ingong gipunting nga bulak sa hari.”
Sa mga nahibal-an nga bag-o lang gipatik sa Smart Agricultural Technology, ang mga tigdukiduki nagtaho sa usa ka taas nga lebel sa king flower-detection nga katukma nga resulta sa algorithm ni Mu. Kung itandi sa mga pagsukod nga gihimo sa mga tigdukiduki nga mano-mano sa pag-ila sa mga bulak sa hari pinaagi sa mata-gitawag nga ground truth measurements sa mga tigdukiduki-ang machine vision king flower detection accuracy lainlain gikan sa 98.7% ngadto sa 65.6%.