Tecnología avanzada de fenotipado de plantas: vehículo aéreo no tripulado, detección remota y tecnología de software CimageA para monitoreo preciso del crecimiento de cultivos
Autores: Fu, Hongyu; Lu, Jianning; Cui, Guoxian; Nie, Jihao; Wang, Wei; She, Wei; Li, Jinwei
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Tecnología avanzada de fenotipado de plantas: vehículo aéreo no tripulado, detección remota y tecnología de software CimageA para monitoreo preciso del crecimiento de cultivos
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Agronomía y Ciencia de los Cultivos
Palabras clave
Fenotipos de cultivos
Tecnología de teledetección UAV
Software CimageA
Tecnología de visión artificial
Tecnología de aprendizaje automático
Procesamiento de alto rendimiento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 24
Citaciones: Sin citaciones
En las actividades de producción y programas de cría, se necesitan investigaciones a gran escala de información fenotípica de alto rendimiento de cultivos para ayudar a mejorar la gestión y la toma de decisiones. El desarrollo de la tecnología de teledetección de vehículos aéreos no tripulados (UAV) proporciona un nuevo medio para la adquisición a gran escala, eficiente y precisa de fenotipos de cultivos, pero su aplicación práctica y popularización se ven obstaculizadas debido al complicado procesamiento de datos requerido. Hasta la fecha, no existe un sistema automatizado que pueda utilizar las imágenes del dosel adquiridas a través de UAV para llevar a cabo un análisis de caracteres fenotípicos. Para abordar este cuello de botella, desarrollamos un nuevo software escalable llamado CimageA. CimageA utiliza imágenes del dosel de cultivos obtenidas por UAV como materiales. Puede combinar la tecnología de visión por computadora y la tecnología de aprendizaje automático para llevar a cabo el procesamiento de alto rendimiento y la fenotipificación de datos de teledetección de cultivos. Primero, se aplican herramientas de zonificación para dibujar un área de interés (AOI). Luego, CimageA puede extraer rápidamente información vital de teledetección, como el color, la textura y el espectro del dosel del cultivo en las parcelas. Además, desarrollamos módulos de análisis de datos que estiman y cuantifican fenotipos relacionados (como el índice de área foliar, la cobertura del dosel y la altura de la planta) mediante el análisis de la asociación entre los fenotipos de cultivos medidos y los valores propios de teledetección derivados de CimageA. A través de una serie de experimentos, confirmamos que CimageA se desempeña bien en la extracción de información de teledetección de alto rendimiento con respecto a los cultivos, y verificamos la confiabilidad de recuperar el LAI ( = 0.796) y estimar la altura de la planta ( = 0.989) y el área de siembra utilizando CimageA. En resumen, CimageA es una herramienta eficiente y no destructiva para el análisis de fenotipos de cultivos, lo cual es de gran valor para monitorear el crecimiento de los cultivos y guiar las decisiones de cría.
Descripción
En las actividades de producción y programas de cría, se necesitan investigaciones a gran escala de información fenotípica de alto rendimiento de cultivos para ayudar a mejorar la gestión y la toma de decisiones. El desarrollo de la tecnología de teledetección de vehículos aéreos no tripulados (UAV) proporciona un nuevo medio para la adquisición a gran escala, eficiente y precisa de fenotipos de cultivos, pero su aplicación práctica y popularización se ven obstaculizadas debido al complicado procesamiento de datos requerido. Hasta la fecha, no existe un sistema automatizado que pueda utilizar las imágenes del dosel adquiridas a través de UAV para llevar a cabo un análisis de caracteres fenotípicos. Para abordar este cuello de botella, desarrollamos un nuevo software escalable llamado CimageA. CimageA utiliza imágenes del dosel de cultivos obtenidas por UAV como materiales. Puede combinar la tecnología de visión por computadora y la tecnología de aprendizaje automático para llevar a cabo el procesamiento de alto rendimiento y la fenotipificación de datos de teledetección de cultivos. Primero, se aplican herramientas de zonificación para dibujar un área de interés (AOI). Luego, CimageA puede extraer rápidamente información vital de teledetección, como el color, la textura y el espectro del dosel del cultivo en las parcelas. Además, desarrollamos módulos de análisis de datos que estiman y cuantifican fenotipos relacionados (como el índice de área foliar, la cobertura del dosel y la altura de la planta) mediante el análisis de la asociación entre los fenotipos de cultivos medidos y los valores propios de teledetección derivados de CimageA. A través de una serie de experimentos, confirmamos que CimageA se desempeña bien en la extracción de información de teledetección de alto rendimiento con respecto a los cultivos, y verificamos la confiabilidad de recuperar el LAI ( = 0.796) y estimar la altura de la planta ( = 0.989) y el área de siembra utilizando CimageA. En resumen, CimageA es una herramienta eficiente y no destructiva para el análisis de fenotipos de cultivos, lo cual es de gran valor para monitorear el crecimiento de los cultivos y guiar las decisiones de cría.