不同无人机高度对马铃薯作物生长精确估计的影响


发布时间:

2023-09-09

来源:

本站

作者:

PhenoTrait

利用DeepLab开发了一个表型分析流水线,用于精确估计欧洲和日本马铃薯品种的高度、体积、覆盖度和植被指数。利用该流水线,评估了不同无人机高度对马铃薯作物生长特性精确估计的影响。一架装有多光谱相机的无人机在15米和30米的高度飞行,在一个种植各种土豆的试验田上飞行。评估了植物株高、体积和NDVI的特性,并与人工获取的参数进行了比较。当无人机在15 m和30 m高度飞行时,无人机获取的植物高度与人工估算的植物高度呈较强的线性相关,R²分别为0.803和0.745。无人机在15 m和30 m高度飞行时,无人机预估体积与人工预估体积呈高度线性相关,R²分别为0.839和0.754。在植被指数方面,无人机在两个高度的NDVI值没有明显差异。在15 m和30 m处,无人机估测的NDVI与人工测量的NDVI呈高度线性相关,R²分别为0.930和0.931。发现在较低高度飞行的UAV具有较高的地面采样距离,因此增加了分辨率,导致更精确地估计作物的高度和体积。对于植被指数,无人机在较高高度飞行对NDVI估算精度没有影响。

 

图1 用黑色和红色双色记号笔标出3个重复种植品种和地面控制点的田间设置。

 

图2 无人机高度为15 m和30 m时马铃薯品种地块的时间序列正交图像。

 

图3 输入图像(A)、分割图像(B)和可视化高度图的样例图像(C),在种植后第46天获得高度,单位为米。

 

图4 (A)裸地(种植后第5天)和(B)种植后36天的拟合平面(红色)地块。

 

图5 无人机在(B) 15 m和(C) 30 m时8个品种随生长时间的株高,以及无人机在(C) 15 m和(D) 30 m时人工测得的株高与无人机测得的株高比较。

 

图6 无人机在15 m和30 m时各品种株高的比较。变异系数为0.947,呈线性相关。

 

图7 8个品种无人机在(A) 15 m和(B) 30 m时的植物体积,以及无人机在(C) 15 m和(D) 30 m时人工测量的植物体积与无人机获得的植物体积的比较。

 

图8 无人机在15 m和30 m高度时各品种植株体积的比较。变异系数为0.956,呈线性相关。

 

图9 生长早期阶段(A)种植后第31天和连续几天(B)种植后38至102天,显示无人机估算和人工估算的体积比较。

 

图10 无人机在(A) 15 m和(B) 30 m时8个品种的时间序列NDVI值,以及无人机在(C) 15 m和(D) 30 m时人工测量NDVI与无人机估算NDVI的比较。

 

图11 无人机在15 m和30 m高度时各马铃薯品种NDVI体积的比较变异系数为1的线性相关。

 

图12 其中一个地块的时间序列正交图像显示了15米和30架无人机处理的正交文件之间的差异。

 

来 源

Njane Stephen Njehia, Tsuda Shogo, van Marrewijk Bart M., Polder Gerrit, Katayama Kenji, Tsuji Hiroyuki. Effect of varying UAV height on the precise estimation of potato crop growth, Frontiers in Plant Science, 2023(14), 1233349.

 

编辑

王春颖

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