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外銷蝴蝶蘭黃色黏蟲紙蟲相自動辨識及應用

資料來源:行政院農業委員會農業試驗所/陳淑佩

農作物之栽培管理體系在臺灣常年高溫多濕的環境下,有害生物種類繁多,亦可能出現並建立其族群加以危害植株,不管栽種或出貨期間,可能因而影響其品質,進而影響農友之利益。農作物之有害生物管理首要在於確知其種類後,才能對症下藥,以達最佳的防治功效。若將累積多年的資料,變成資訊化,可達及時防治之效。


圖1、輸美帶介質蝴蝶蘭蘭園

蝴蝶蘭 (Phalaenopsis spp.)為臺灣現今重要外銷花卉之一,自93年7月我國蝴蝶蘭通過的輸美蝴蝶蘭帶介質工作計畫後,蝴蝶蘭外銷以美國為主。其產值年超過1億美元以上。針對美方對我國列名之檢疫有害生物,如斜紋夜盜 (Spodoptera litura (Fabr.))、台灣花薊馬 (Frankliniella intonsa Trybom)、太平洋臀紋粉介殼蟲 (Planococcus minor (Maskell)) 及扁蝸牛 (Bradybaena similaris (Ferussac)) 等檢疫害蟲,為確保外銷之蝴蝶蘭園(圖1)無檢疫列名害蟲(因栽培園區中若檢出美方列名的檢疫害蟲,則該栽培園區需接受停權一年,期滿需重新再申請等處份),必須進行定期偵測工作。

符合工作計畫之設施內,其孔洞需小於0.6X0.6 mm2,故中大型的有害生物 (如斜紋夜盜及扁蝸牛)無入侵之可能,但小型的檢疫列名害蟲則需利用黃色黏蟲紙(21 X 15 cm2),定期監測其蟲相。此外,亦同時會調查植株及其介質中之有害生物相。為確保外銷蝴蝶蘭是否有檢疫列名害蟲的風險,每年需耗費大量人力進行檢測30,000張黃色黏板上蟲相之工作及資訊即時性等需求,皆為發展蝴蝶蘭黃色黏板蟲相之影像自動辨識發展原由。


圖2、黃色黏蟲紙上常見蟲相

本技術是由農試所與成功大學測量及空間資訊學系共同開發,透過影像分割技術,偵測黏蟲紙影像上的蟲隻邊界並取出蟲隻體型大小及色彩資訊特徵,對三類蝴蝶蘭園常見昆蟲(黑翅蕈蠅、薊馬類、粉蝨類) (圖2),除辨識類別外,並計算其數量。其成果顯示該技術之演算法於600 dpi光學解析度下擁有較好的成果 (F1-score: 0.77),且每張影像辨識所需時間約為40秒,可完成對單張黏蟲紙之蟲相分析,相較於人工使用顯微鏡辨識,速率可提高20倍; 達88%以上的蟲相自動辨識率可協助即時進行初篩的工作,對自動辨識含有薊馬類之樣本,再利用人工鏡檢,確認有無列名的台灣花薊馬。

此外,此技術同時發展出自動移動工作平台(圖3),日後將可使用大量黏蟲紙進行更高密度的害蟲空間分布及時間變化之監測及蟲相熱點分析,得知蟲害消長情形以供防治之依據。日後可透過雲端系統運算,除有效提升農業e化程度外,亦可協助業者在園區做好自主管理,降低蟲害風險,確保品質。未來亦可透過網路雲端,提供從臺灣出口蘭花在國外進行接力栽培的業者,利用網路即時鑑定,並可查詢防治及生態等資訊,解決栽培過程中所遇到蟲害問題,創造良好的銷售及服務機制,可提升台灣蝴蝶蘭產業之口碑,俾利開拓更多潛在的國外市場。


圖3、自動辨識移動工作平台

此外,利用歷年調查所得的資料 (如種類、生物學資料、危害狀影像及其族群密度之消長等) 加以分析歸類,進而建立具權限管控之蝴蝶蘭重要有害生物查詢網站(http://orchidpests.tari.gov.tw)。其網頁之開發程式運用 FreeBSD + Apache + MySQL +PHP系統,後端資料庫採用MySQL,Excel 所建置的元數據,經由上傳程式上傳至 MySQLl 資料庫。

採用程式的特色為所需成本低 (Apache, MySQL及PHP皆為免費軟體),安裝容易,系統穩定,在相關功能的發展上也逐漸能與付費軟體並駕齊驅。PHP軟體可跨不同平台 (Unix, Linux, Windows, Apche, IIS) 及處理動態網頁;資料庫系統 MySQL 可跨平台支援、彈性的安全機制、支援 PHP 快速的存取資料庫資料。上傳資料錯誤可經由維護程式更新或透過 MySQL 資料庫管理界面 Navicat8 進行維護。

其網站以「蟲相分析」、「鑑定明細」、「害蟲簡介」、「資料搜尋」、「相關網站」五大主題呈現「蟲相分析」單元依各種不同的查詢角度擷取蟲相調查資料彙整統計其族群密度消長之變化,提供給防檢疫及研究人員預警及分析之用;「鑑定明細」單元是查詢歷年調查驗證溫室有害生物調查明細 (包括害蟲族群消長與相關資料等);「害蟲簡介」單元透過圖文並列方式讓使用者能對蘭園重要或是常見之有害生物之分類、形態鑑別特徵、生態、危害習性、分布、寄主植物等有所認識。「資料搜尋」單元只要鍵入關鍵字即能自動檢索符合條件資料列表。「相關網站」單元提供有關栽培管理相關網站,並提供最新植保手冊推薦用藥等,期能透過網路平台提供給相關業務執行者及研究人員更快速更全面的管理輔助工具,能確保蝴蝶蘭在栽種過程中不因有害生物而受損,進而提升其品質與收益並期能促進我國農產品之外銷競爭力。

►研發團隊:農業設施產業領航產業技術研發與應用團隊
聯絡人:陳淑佩
電話:042-3317-623
E-mail:spchen@tari.gov.tw

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