Résumé
Raje nan jaden frèz repwodui rapidman, anpeche plant frèz nan eleman nitritif ak limyè, ogmante tanperati lokal nan anviwònman an, epi sèvi kòm lame entèmedyè pou ensèk nuizib ak maladi, akselere ensidan yo ak gaye. Pou abòde pwoblèm kontwòl move zèb pandan kiltivasyon plantules frèz, papye sa a desine yon robo otonòm lazè sarkle pou jaden frèz ki baze sou DIN-LW-YOLO. Premyèman, lè nou etabli seri done ki soti nan jaden frèz nan divès anviwònman, nou pwopoze DIN-LW{-YOLO: yon metòd deteksyon pou navigasyon tiyo irigasyon degoute ak sarkle lazè, ki ka detekte plant frèz, move zèb, tiyo irigasyon degoute, ak pwen kwasans move zèb an tan reyèl-. Modèl la konstwi tèt prediksyon sou kat karakteristik segondè-poz YOLOv8-. Yo ajoute yon modil atansyon EMA anvan tèt prediksyon an ak modil Spatial Pyramid Pooling Fast (SPPF) pou kaptire relasyon pè nivo pixel-. Apwòch sa a pi byen itilize enfòmasyon detaye ki soti nan kat karakteristik ki pa fon, amelyore deteksyon ti sib. Anplis de sa, konvolusyon deformabl yo itilize pou adapteman kaptire karakteristik sib, ranplase dezyèm konvolusyon an nan estrikti nan kou boutèy nan modil la fizyon karakteristik, amelyore deteksyon an nan sib tiyo irigasyon degoute long. Apre sa, DIN-LW{-YOLO entegre nan robo pou sarkle lazè a. Sistèm kontwòl la detèmine chemen navigasyon an ki baze sou lajè tiyo irigasyon degoute pou kontwòl fidbak ak pozisyon sib lazè a lè w jwenn kowòdone pwen kwasans raje yo parapò ak plant frèz ak tiyo irigasyon degoute, reyalize operasyon otonòm lazè sarkle. Rezilta tès yo montre ke modèl DIN-LW{-YOLO demontre pèfòmans rekonesans solid sou done jaden frèz nan diferan anviwònman ak etap kwasans. Mwayèn presizyon (mAP) modèl la nan deteksyon rejyonal ak pwen sib se 88.5% ak 85.0%, respektivman, amelyore pa 1.9% ak 2.6% konpare ak modèl orijinal la, satisfè kondisyon yo an tan reyèl operasyon nan robo otonòm lazè sarkle. Rezilta tès jaden yo endike kontwòl move zèb ak pousantaj blesi plantules nan 92.6% ak 1.2%, respektivman, satisfè kondisyon agronomik pou sarkle mekanik nan jaden frèz. Konklizyon yo kontribye nan desen an nan ekipman agrikòl entèlijan ak ankouraje aplikasyon an nan vizyon machin nan pwoteksyon rekòt frèz.
Entwodiksyon
Frèz yo se plant èrbeuz kontinuèl nan fanmi Rosaceae, tipikman pwopaje vejetatif atravè stolon. Plant frèz ki ap grandi byen ba yo trè sansib a move zèb ki antoure nan anviwònman pepinyè ak jaden. Raje vanyan pa sèlman konpetisyon pou eleman nitritif ak limyè, ogmante tanperati anviwònman lokal la, men tou sèvi kòm lame entèmedyè pou ensèk nuizib ak maladi, akselere gaye yo. Kontinwe, kontwòl move zèb afekte dirèkteman pwodiksyon an ak bon jan kalite frèz yo. Èbisid yo souvan aplike anvan- ak apre-emergen yo gen yon enpak negatif sou pwodiksyon an, anviwònman an, ak sante travayè yo (Huang et al., 2018). Rabier et al. (2017) te note ke sarkle mekanik yo mwens efikas pase èbisid, paske move zèb konvansyonèl yo (egzanp, rache, lam rotary) pa ka espesyalman vize move zèb andedan-ranj yo. Anplis de sa, twoub tè a nan labouraj ka fè mal òganis tè benefisye, tankou vè tè, epi mennen nan ewozyon tè a ak lesivaj eleman nitritif (Chatterjee & Lal, 2009). Enkyetid konsènan metòd kontwòl move zèb aktyèl yo montre nesesite pou solisyon inovatè, pami yo kontwòl move zèb ki baze sou lazè -pwomèt (Tran et al., 2023).
Nan domèn kontwòl move zèb ki baze sou lazè-, plizyè pwogrè te piti piti pouse devlopman teknoloji a. Heisel et al. (2001) te fè pionnier itilize reyon lazè pou koupe tij raje pou kontwòl move zèb. Apre sa, Mathiassen et al. (2006) te fè yon etid -pwofondè sou efè tretman lazè sou repwesyon raje, yo te jwenn ke ekspoze lazè a meristem apical raje te redwi siyifikativman kwasans e li te fatal pou sèten espès raje. Nadimi et al. (2009) te fèt yon aparèy tès lazè sarkle pou simulation vize dinamik nan move zèb. Ansuit, Marx et al. (2012) demontre eksperimantal ke kontwòl raje efikas mande CNC (Kontwòl nimerik òdinatè) vize presizyon nan meristem, pandan y ap Ge et al. (2013) ak Xuelei et al. (2016) chak pwopoze konsèp bra robotik pou sarkle lazè. Arsa et al. (2023) te entwodui yon rezo neral konvolusyonèl ak yon achitekti ankode-dekodeur pou detekte pwen kwasans move zèb yo, mete aksan sou siyifikasyon ak posibilite deteksyon pwen kwasans-pou vize lazè presi nan teknoloji sa a. Ansanm, etid sa yo te sistematik avanse teknoloji kontwòl move zèb ki baze sou lazè-nan plizyè dimansyon.
Nan dènye ane yo, pou rezoud pwoblèm sarkle jaden, chèchè yo te anplwaye teknik aprantisaj pwofon pou deteksyon raje nan jaden rekòt. Gao et al. (2020) te devlope yon metòd lè l sèvi avèk yon rezo neral konvolisyon pwofon (CNN) ki baze sou YOLOv3-pou distenge bètrav sik ak move zèb, pandan y ap Jabir et al. (2021) te aplike kat achitekti rezo -Detectron 2, EfficientDet, YOLO, ak Faster R-CNN-pou diferansye orkide ak konvolvulus, chwazi estrikti ki pi apwopriye pou deteksyon raje. Chen et al. (2022) amelyore modèl YOLOv4 la lè yo enkòpore modil SE a kòm kouch lojik nan SPP epi ajoute regroupement enpòtans lokalize, adrese varyasyon nan gwosè sib yo ak amelyore siyifikativman efikasite rekonesans raje ak presizyon nan jaden wowoli. Visentin et al. (2023) te demontre yon ibrid otonòm robo sarkle sistèm ki te reyalize entèlijan ak otomatik sarkle. Shao et al. (2023) te adrese pwoblèm konplèks nan jaden paddy-tankou refleksyon dlo, background tè, kwasans sipèpoze, ak divès kalite ekleraj-nan pwopoze yon modèl aprantisaj pwofon amelyore, GTCBS-YOLOv5s, pou idantifye sis kalite move zèb. Fan et al. (2023) te kreye yon modèl deteksyon ak jesyon raje entegre lè l sèvi avèk modil CBAM, estrikti BiFPN, ak algorithm entèpolasyon bilineyè. Xu et al. (2023) te prezante yon nouvo apwòch ki konbine endis koulè vizib yo ak yon metòd segmantasyon egzanp ki baze sou yon achitekti enkode-dekodeur, efektivman abòde defi a nan detekte ak segmantasyon ak presizyon move zèb nan mitan rekòt soya ki te plante anpil. Liao et al. (2024) te pwopoze yon nouvo modèl Strip Convolutional Network (SC-Net), ki te reyalize nòt mIoU de 87.48% ak 89.00% sou plant diri koutim ak done agrikòl piblik, ki demontre gwo presizyon ak estabilite. Ronay et al. (2024) te evalye pèfòmans SMA nan estimasyon pwoteksyon raje nan diferan etap kwasans osi byen ke nan rezolisyon espèk ak espasyal. Rai and Sun (2024) te devlope yon sèl -achitekti aprantisaj pwofon ki kapab tou de lokalizasyon bwat limit ak nivo pixel-segmentasyon nan move zèb nan imaj UAV-akeri teledeteksyon.
An rezime, rechèch aktyèl la prensipalman konsantre sou fè distenksyon ant rekòt ak move zèb. Sepandan, pou sarkle lazè nan jaden frèz, li esansyèl non sèlman pou idantifye move zèb, men tou pou detekte tiyo irigasyon degoute ak lokalize kowòdone pwen kwasans raje yo pou pèmèt operasyon egzak sarkle. Sèvi ak tiyo irigasyon degoute pou navigasyon jaden ajoute fonksyonalite nan yon modèl rezo sèl, optimize resous enfòmatik. Men, diferan gwosè plant frèz yo, tiyo dlo mens, ak kondisyon konplèks, tankou sipèpoze ant plant frèz ak tiyo, osi byen ke raje ki byen grap, prezante gwo defi pou ekstrè ak aprann avèk presizyon karakteristik move zèb, plant frèz, tiyo irigasyon, ak pwen kwasans plant raje frèz yo.
Dapre kontèks ki anwo a, etid sa a vize: (1) etabli yon seri done ki kouvri divès kondisyon kwasans ak etap pou jaden frèz, tiyo irigasyon degoute, move zèb, ak pwen kwasans raje; (2) pwopoze modèl DIN-LW{-YOLO pou detekte avèk presizyon jaden frèz, tiyo irigasyon degoute, move zèb, ak pwen kwasans raje; (3) devlope yon sistèm kontwòl ki baze sou DIN-LW-YOLO modèl pou jere navigasyon an tan reyèl-ak vize lazè pou robo sarkle; epi (4) fè esè sou teren lè yo deplwaye robo sarkle lazè a nan jaden frèz pou evalye pèfòmans otonòm lazè sarkle li yo nan kondisyon jaden reyèl.
