Recuento digital de plantas de maíz utilizando imágenes tomadas por vehículos aéreos no tripulados y correlación cruzada de plantillas
Autores: García-Martínez, Héctor; Flores-Magdaleno, Héctor; Khalil-Gardezi, Abdul; Ascencio-Hernández, Roberto; Tijerina-Chávez, Leonardo; Vázquez-Peña, Mario A.; Mancilla-Villa, Oscar R.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Recuento digital de plantas de maíz utilizando imágenes tomadas por vehículos aéreos no tripulados y correlación cruzada de plantillas
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Agronomía y Ciencia de los Cultivos
Palabras clave
Plantas
Densidad de siembra
Rendimiento del cultivo de maíz
Fertilización con nitrógeno
Vehículo aéreo no tripulado
Sensores
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 25
Citaciones: Sin citaciones
El número de plantas, o densidad de siembra, es un factor clave en el rendimiento del cultivo de maíz. El objetivo del presente trabajo de investigación fue contar las plantas de maíz utilizando imágenes obtenidas por sensores montados en un vehículo aéreo no tripulado (UAV). Se realizó un experimento con cinco niveles de fertilización nitrogenada (140, 200, 260, 320 y 380 kg/ha) y cuatro repeticiones, lo que resultó en 20 parcelas experimentales. Las imágenes se tomaron a los 23, 44 y 65 días después de la siembra (DDS) a una altitud de vuelo de 30 m, utilizando dos drones equipados con sensores RGB de 12, 16 y 20 megapíxeles (Canon PowerShot S100_5.2, Sequoia_4.9, DJI FC6310_8.8). El conteo se realizó mediante la correlación cruzada normalizada (NCC) para cuatro, ocho y doce muestras o plantillas de plantas en el canal del espacio de color CIELAB porque representaba el color verde que permitía la segmentación de las plantas. Se obtuvo una precisión media del 99% para un tamaño de píxel de 0.49 cm, con un error medio del 2.2% y un coeficiente de determinación de 0.90 a los 44 DDS. Se obtuvieron valores de precisión superiores al 91% a los 23 y 44 DDS, con un error medio entre las plantas contadas digitalmente y visualmente de +/-5.4%. Aumentar el número de muestras o plantillas en la estimación de correlación mejoró la precisión del conteo. Se logró una buena precisión en las primeras etapas de crecimiento del cultivo cuando las plantas no se superponen y no hay malas hierbas. Utilizando sensores y vehículos aéreos no tripulados, es posible determinar la emergencia de plántulas en el campo y evaluar más precisamente la densidad de siembra, teniendo información más precisa para un mejor manejo de los campos de maíz.
Descripción
El número de plantas, o densidad de siembra, es un factor clave en el rendimiento del cultivo de maíz. El objetivo del presente trabajo de investigación fue contar las plantas de maíz utilizando imágenes obtenidas por sensores montados en un vehículo aéreo no tripulado (UAV). Se realizó un experimento con cinco niveles de fertilización nitrogenada (140, 200, 260, 320 y 380 kg/ha) y cuatro repeticiones, lo que resultó en 20 parcelas experimentales. Las imágenes se tomaron a los 23, 44 y 65 días después de la siembra (DDS) a una altitud de vuelo de 30 m, utilizando dos drones equipados con sensores RGB de 12, 16 y 20 megapíxeles (Canon PowerShot S100_5.2, Sequoia_4.9, DJI FC6310_8.8). El conteo se realizó mediante la correlación cruzada normalizada (NCC) para cuatro, ocho y doce muestras o plantillas de plantas en el canal del espacio de color CIELAB porque representaba el color verde que permitía la segmentación de las plantas. Se obtuvo una precisión media del 99% para un tamaño de píxel de 0.49 cm, con un error medio del 2.2% y un coeficiente de determinación de 0.90 a los 44 DDS. Se obtuvieron valores de precisión superiores al 91% a los 23 y 44 DDS, con un error medio entre las plantas contadas digitalmente y visualmente de +/-5.4%. Aumentar el número de muestras o plantillas en la estimación de correlación mejoró la precisión del conteo. Se logró una buena precisión en las primeras etapas de crecimiento del cultivo cuando las plantas no se superponen y no hay malas hierbas. Utilizando sensores y vehículos aéreos no tripulados, es posible determinar la emergencia de plántulas en el campo y evaluar más precisamente la densidad de siembra, teniendo información más precisa para un mejor manejo de los campos de maíz.