Detección de la Enfermedad de la Hoja Blanca en la Caña de Azúcar Utilizando Técnicas de Aprendizaje Automático a Través de Imágenes Multiespectrales de UAV
Autores: Narmilan, Amarasingam; Gonzalez, Felipe; Salgadoe, Arachchige Surantha Ashan; Powell, Kevin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Detección de la Enfermedad de la Hoja Blanca en la Caña de Azúcar Utilizando Técnicas de Aprendizaje Automático a Través de Imágenes Multiespectrales de UAV
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Caña de azúcar
Enfermedad de la hoja blanca
Fitoplasma
Detección
UAVs
Aprendizaje automático
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
El fitoplasma de la hoja blanca de la caña de azúcar (enfermedad de la hoja blanca) en los cultivos de caña de azúcar es causado por un fitoplasma transmitido por vectores de saltamontes. La enfermedad de la hoja blanca (EHB) ocurre predominantemente en algunos países asiáticos y representa una amenaza global devastadora para las industrias de la caña de azúcar, especialmente en Sri Lanka. Por lo tanto, un enfoque viable y efectivo para monitorear con precisión la infección por EHB es importante, especialmente en la etapa temprana pre-visual. Este trabajo presenta el primer enfoque sobre la detección preliminar de la EHB de la caña de azúcar utilizando sensores multiespectrales de alta resolución montados en vehículos aéreos no tripulados (VANT) y clasificadores de aprendizaje automático supervisado. La tubería de detección discutida en este documento fue validada en un campo de caña de azúcar ubicado en la Plantación Gal-Oya, Hingurana, Sri Lanka. Las muestras segmentadas por píxeles fueron clasificadas como suelo, sombra, planta sana, síntoma temprano y síntoma severo. Se implementaron cuatro algoritmos de aprendizaje automático, a saber, XGBoost (XGB), bosque aleatorio (RF), árbol de decisión (DT) y vecinos más cercanos (KNN), junto con diferentes bibliotecas de Python, índices de vegetación (IV) y cinco bandas espectrales para detectar la EHB en el campo de caña de azúcar. Se alcanzó una tasa de precisión del 94% en XGB, RF y KNN para detectar EHB en el campo. Los tres principales índices de vegetación (IV) para separar cultivos de caña de azúcar sanos e infectados son el índice de vegetación ajustado por suelo modificado (MSAVI), el índice de vegetación de diferencia normalizada (NDVI) y el exceso de verde (ExG) en XGB, RF y DT, mientras que la mejor banda espectral es el rojo en XGB y RF y el verde en DT. Los resultados revelaron que esta tecnología proporciona un método confiable, más directo, rentable y rápido para detectar la EHB.
Descripción
El fitoplasma de la hoja blanca de la caña de azúcar (enfermedad de la hoja blanca) en los cultivos de caña de azúcar es causado por un fitoplasma transmitido por vectores de saltamontes. La enfermedad de la hoja blanca (EHB) ocurre predominantemente en algunos países asiáticos y representa una amenaza global devastadora para las industrias de la caña de azúcar, especialmente en Sri Lanka. Por lo tanto, un enfoque viable y efectivo para monitorear con precisión la infección por EHB es importante, especialmente en la etapa temprana pre-visual. Este trabajo presenta el primer enfoque sobre la detección preliminar de la EHB de la caña de azúcar utilizando sensores multiespectrales de alta resolución montados en vehículos aéreos no tripulados (VANT) y clasificadores de aprendizaje automático supervisado. La tubería de detección discutida en este documento fue validada en un campo de caña de azúcar ubicado en la Plantación Gal-Oya, Hingurana, Sri Lanka. Las muestras segmentadas por píxeles fueron clasificadas como suelo, sombra, planta sana, síntoma temprano y síntoma severo. Se implementaron cuatro algoritmos de aprendizaje automático, a saber, XGBoost (XGB), bosque aleatorio (RF), árbol de decisión (DT) y vecinos más cercanos (KNN), junto con diferentes bibliotecas de Python, índices de vegetación (IV) y cinco bandas espectrales para detectar la EHB en el campo de caña de azúcar. Se alcanzó una tasa de precisión del 94% en XGB, RF y KNN para detectar EHB en el campo. Los tres principales índices de vegetación (IV) para separar cultivos de caña de azúcar sanos e infectados son el índice de vegetación ajustado por suelo modificado (MSAVI), el índice de vegetación de diferencia normalizada (NDVI) y el exceso de verde (ExG) en XGB, RF y DT, mientras que la mejor banda espectral es el rojo en XGB y RF y el verde en DT. Los resultados revelaron que esta tecnología proporciona un método confiable, más directo, rentable y rápido para detectar la EHB.