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以無人飛機進行高效率全面性的作物調查作業

資料來源:行政院農業委員會農業試驗所/陳柱中

農作物盤點及生育調查作業需要倚賴人力下田進行抽樣調查,以決定後續的田間管理計畫,其過程費工且需耗費大量時間。無人飛機技術,為一種可快速蒐集資料的一種手段,在5分地大小的田區,約只需耗費十分鐘,就可以蒐集整塊田的高解析度影像,但無人飛機所蒐集下來的影像資料量龐大,往往需要耗費數小時才可以完成影像拼接處理及影像分析以進行後續應用,這將失去原本無人飛機快速取得資料的優勢,且管理人員無法即時於當下進行決策及配合現地調查的交叉比對。故本計畫希望透過深度學習技術進行即時的影像預判分析,使得在無人飛機執行空拍任務的同時即可開始分析資訊,希望在無人飛機執行完任務後,即可獲得一初步的分析成果。

鳳梨栽培為高度需要人力調查的產業,從施肥管理、催花到採收都需要倚賴專業人員下田進行資料蒐集以確認後續工作排程,故本技術以鳳梨生長監測作為示範,以無人飛機搭載多光譜相機,透過深度學習技術快速於無人飛機影像中框選出影像中的鳳梨,甚至標定出鳳梨心的位置,再透過光譜分析進行量化鳳梨的生長階段,針對每一株鳳梨的含氮量及葉綠素含量進行監測,目前每一幅的影像只需要1秒內即可完成判釋作業,且鳳梨偵測的判釋準確度達到85%以上,最後結合GPS及IMU的資訊,可快速進行每一幅影像的空間轉換,以獲得調查資訊。

未來本技術期望能在無人飛機完成拍攝任務時,即可盤點出一塊田的鳳梨顆數及分布位置,每一顆鳳梨的生長狀態甚至開花監測等,且於拍攝完同時管理者就可以行動裝置上取得初步的分析資訊,甚至標定出需要專業人員進行採樣做為交叉確認的位置,透過人機協同的合作,提高調查的效率及完整度,將提供管理者更即時且全面量化的資訊進行管理。

圖1、鳳梨栽植位置及鳳梨果實位置辨識成果圖1、鳳梨栽植位置及鳳梨果實位置辨識成果
圖2、鳳梨生長狀態光譜監測成果圖2、鳳梨生長狀態光譜監測成果

▲研發團隊:行政院農業委員會農業試驗所

聯絡人:陳柱中

電話:04-23317434

E-mail:ccchen@tari.gov.tw

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