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《精准农业中的无人机系统》:无人机在棉花生产中的应用
发布时间:
2022-06-20
来源:
本站
作者:
PhenoTrait
Springer出版社推出的智慧农业系列丛书介绍了智慧农业技术的进展,包括但不限于作物收获机器人、大田作物无人机技术、植物工厂中的创新物联网应用以及优化生产过程的大数据。它包括理论研究和实际应用,重点是系统研究。将强调农业生产中的人工智能技术,包括创新算法和新的应用领域。此外,新的作物正在出现,如美国的大麻,也有覆盖。这一系列书籍将覆盖世界各地,如美国、加拿大、中国、日本、韩国和巴西。
智慧农业系列丛书旨在为跨学科研究人员提供一个学术平台,提供与智慧农业相关的最新技术。鼓励不同学术背景的研究人员为本书做出贡献,例如农业工程师、育种者、园艺家、农学家和植物病理学家。这套书的目标读者非常广泛—所有与农业生产有关的专业人员。它也可以作为研究生的教科书。
由Zhao ZHANG, Hu LIU, Ce YANG, Yiannis AMPATZIDIS, Jianfeng ZHOU和Yu JIANG编著的《Unmanned Aerial Systems in Precision Agriculture》(《精准农业中的无人机系统》)刚出版不久。全书共8章,描述了无人机(UAV)在精准农业中的技术进步和应用。它专注于无人机在农业中的应用,如作物病害检测,季中产量估计,作物养分状况和高通量表型。与专注于特定应用的个别论文不同,本书为具有广泛主题的读者提供了一个整体的观点。除了植物科学,植物病理学,育种,工程领域的研究人员外,它还面向对成像处理,农业人工智能,精准农业,农业自动化和机器人技术感兴趣的本科生和研究生。植物表型资讯组织专业编辑人员做了系统介绍,将分8期推出。
棉花(Gossypium hirsutum L.)是一种重要的经济作物,是服装、精细造纸、动物饲料和石油工业的主要材料。其生产受到作物品种、环境和管理的综合影响。精准农业技术在提高棉花产量方面显示出巨大的潜力,它能够提供充足的从幼苗到收获的过程中土壤、环境和棉花的高分辨率时空数据。无人机(UAVs)、机器视觉以及远程和近距离传感技术的进步使得高效扫描大规模田地和量化作物生长成为可能。人工智能(AI)支持的大数据分析显著提高了处理和分析复杂数据的能力,以量化环境和管理对作物生长和产量的影响。本章旨在总结无人机在棉花生产中的应用,重点是在不同的土壤、天气条件和灌溉管理下的田间侦察和决策,如林分计数、生长监测和产量预测。同时,本文还讨论了棉花生产中使用无人机技术的潜力和挑战。
图1 无人机图像数据收集、处理和分析的一般步骤。
图2棉花生长过程和相关的田间管理。DAP:播种后的天数。
图3用于棉花监测的无人机系统,从萌芽、发育到收获。RGB:红-绿-蓝;MS:多光谱;HS:高光谱;VIs:植被指数。
图4 Resnet18深度学习模型用于棉花株数和幼苗冠层大小的估计。
图5 一个近乎实时的方式处理单帧无人机图像的流程。
图6 门控循环单元 (GRU) 的插图。
图7 GRU网络的结构。SL是序列长度,在本研究中被设定为1。BZ是训练过程中的批次大小。FCL是指全连接层。IF是图像特征(即NDVI)。
来源:Zhang, Z, Liu, H, Yang, C, et al. Unmanned Aerial Systems in Precision Agriculture [M]. Springer, Singapore, 2022.
https://doi.org/10.1007/978-981-19-2027-1_4
编辑:小王博士在努力
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