Чтобы увидеть, насколько хорошо растение кукурузы осуществляет фотосинтез, вам нужно проверить угол наклона его листьев относительно стебля. И хотя ученым обычно приходится делать это вручную с помощью транспортира, новая роботизированная система теперь может выполнять эту работу намного быстрее и проще.
Система AngleNet, разработанная командой из Университета штата Северная Каролина и Университета штата Айова, сочетает в себе существующий колесный сельскохозяйственный робот PhenoBot 3.0 со специальным программным обеспечением на основе машинного обучения. На роботе установлены четыре модуля камер PhenoStereo, каждый из которых состоит из двух камер и набора стробоскопов. Модули располагаются один над другим с промежутками между ними.
Когда дистанционно управляемый робот перемещается вдоль рядов растений кукурузы, камеры автоматически делают с боковым обзором стереоскопические фотографии листьев каждого растения на разной высоте. Программное обеспечение объединяет эти изображения для формирования трехмерных моделей этих листьев, по которым можно рассчитать углы наклона листьев относительно стебля.
Кроме того, поскольку модули камер установлены на известной высоте, можно определить, насколько высоко над землей расположены листья, что является еще одной важной информацией.
На этом изображении показан автономный робот PhenoBot 3.0 с несколькими уровнями камер PhenoStereo, которые являются частью системы AngleNet. Робот предназначен для навигации между рядами кукурузы, расположенными на расстоянии 30 дюймов (762 мм) друг от друга, что является стандартной шириной, используемой большинством фермеров. Фото: North Carolina State University.
«В кукурузе, вы хотите, чтобы листья наверху были относительно вертикальными, а листья дальше ниже по стеблю были более горизонтальными», — сказал доцент Лиронг Сян (Lirong Xiang) из Университета штата Северная Каролина, первый автор исследования. «Это позволяет растению собирать больше солнечного света. Исследователи, занимающиеся селекцией растений, следят за такой архитектурой растений, потому что она дает информацию для их работы».
При испытании технологии было обнаружено, что углы листа, измеренные системой AngleNet, попадают в пределы пяти градусов от измеренных вручную. По мнению ученых, эта величина находится в пределах допустимой погрешности для целей селекции растений.
«Мы уже работаем с некоторыми специалистами по растениеводству, чтобы использовать эту технологию, и мы надеемся, что больше исследователей будут заинтересованы в использовании этой технологии для своей работы», — сказал Сян. «В конечном счете, наша цель — помочь ускорить исследования в области селекции растений, которые повысят урожайность».
Статья об исследовании была недавно опубликована в Journal of Field Robotics. И в качестве еще одного примера бота, исследующего листья, посмотрите на Crop Phenotyping Robot, который создан в Иллинойсском университете.
Источник: North Carolina State University.
