使用无人机和AI技术助理果农完成最大化作物收成
2020-09-27
Outfield商业总监Jim McDougall解释说:“对开花的准确评估或对收成的估计可使种植者提高生产力,可持续性和环境友好性。”“我们的航空影像分析着重于产量估算,并且在国际上都受到追捧。我们在水果领域面临的最大问题之一就是准确的产量预测。该系统是与种植者一起开发的,用于计划劳力,物流和储存。整个行业都需要它,以计划市场营销和分销,并确保货架上总是有苹果。目前20%的估算是由种植者做出的,他们的工作非常出色,但果园的变化却令人难以置信,而且估计往往是错误的。这将导致收入损失,作业效率低下,并可能导致未售出作物的大量浪费。”
外场的识别方法是博士论文研究的出色应用。罗伯托·西波拉(Roberto Cipolla)教授指导的学生汤姆·罗迪克(Tom Roddick)正在研究中。Tom是计算机视觉和机器人技术小组的成员,该小组致力于通过人工神经网络(ANN)使用深度学习方法,致力于人工智能和机器学习。
人工神经网络是一种模仿人脑的松散建模的计算系统,旨在识别模式。他们通过标记或聚类原始输入来解释感官数据。他们识别出的模式是数字形式,所有真实世界的数据(包括图像,声音,文本或时间序列)都将转换为数字形式。
这样的系统通常通过分析示例来“学习”执行任务,而无需使用特定于任务的规则进行编程。例如,在图像识别中,ANN可能会通过分析已被手动标记为“苹果”或“没有苹果”的示例图像,并使用结果来识别其他图像中的苹果,从而学会识别包含苹果的图像。他们在没有任何苹果先验知识的情况下进行此操作,例如,苹果的颜色或形状。相反,他们会根据所处理的示例自动生成识别特征。
通过首先检测数据中的简单模式(例如图像中的边缘或语音中的声音),然后逐步构建概念的层次结构,直到复杂的特征(如面孔或句子)出现在网络中,人工神经网络才能进行聚类和分类。人工神经网络方法的最初目标是以与人脑相同的方式解决问题。但是,随着时间的流逝,注意力已经转移到执行特定任务上。人工神经网络已用于多种任务,包括计算机视觉,语音识别,机器翻译,社交网络过滤,棋盘游戏和视频游戏以及医疗诊断。
在攻读博士学位期间,汤姆(Tom)一直致力于自动驾驶,研究通过摄像头捕获的街道场景,为每个元素添加注释和标签。他指出了汽车,行人,路边等的位置。为此,他使用了一种称为语义分割的工具来标记每个单独的像素,从而对正在发生的事情有一个较高的了解。外场需要在果园照片中识别苹果和花朵,而做到这一点的一种方法是使用这种语义分割方法。
Outfield数据收集方法的另一个方面是查明无人机在任何时候都在哪里,还有另一条计算机视觉集中在本地化上,可以算出您在世界上的位置以及正在查看的内容。校友Kesar Breen,独立机器学习和计算机视觉顾问,他已经花了很多时间为Jim和Oli提供建议。Kesar帮助他们概述了可用于果园建模和分析的技术,以找出农作物在何处,并草拟了一种具有时间框架和要求的潜在算法。凯萨尔说:“ Outfield正在使用一些有趣但经过验证的技术来处理非常重要的事情,以解决一个重要的业务问题。我认为这很可能在商业上可行。”
在谈到他与Outfield的工作时,Tom说:“ Outfield的语义细分需求有一些非常具体的细微之处,例如,从研究的角度来看,这些细微之处非常有趣。我习惯查看图像以识别大型物体,例如汽车,容易发现,但是Outfield拥有的是这些巨大的果园鸟瞰图,这些图有数百万个像素,它想检测每朵开花的花朵或每片水果来计算其中有多少。如何有效,强大地做到这一点,以便能够区分类似的东西;这是树上的苹果?还是地上的苹果?”
吉姆说:“英国拥有世界上一些最好的技术和最好的技术科学家。我们目前正在进行beta测试,其中包括将该模型与除苹果之外的其他农作物一起使用。“我们为未来两到三年制定了强有力的计划,我们将在2019年10月开始一轮投资,以期在2020年第一季度结束。这将使我们能够全职投入更多团队,并大规模测试产品明年在新西兰和英国。
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