La Predicción Temprana de las Alturas del Repollo de Kimchi Usando Imágenes de Drones y el Modelo de Memoria a Largo y Corto Plazo (LSTM)
Autores: Go, Seung-hwan; Park, Jong-hwa
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
La Predicción Temprana de las Alturas del Repollo de Kimchi Usando Imágenes de Drones y el Modelo de Memoria a Largo y Corto Plazo (LSTM)
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Predicción del crecimiento de cultivos
Alturas de repollo kimchi
Imágenes de drones
Modelo LSTM
Modelo de altura del dosel
Agricultura de precisión
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La predicción precisa y oportuna del crecimiento de los cultivos es crucial para una gestión agrícola eficiente y la seguridad alimentaria, especialmente dado los desafíos como la escasez de mano de obra y el cambio climático. Este estudio presenta un método novedoso para la predicción temprana de las alturas del repollo Kimchi utilizando imágenes de drones y un modelo de memoria a largo y corto plazo (LSTM). Se utilizaron imágenes de drones de alta resolución para generar un modelo de altura del dosel (CHM) para estimar las alturas de las plantas en varias etapas de crecimiento. Los datos de altura faltantes se interpolaron utilizando una curva de crecimiento logístico, y se entrenó un modelo LSTM con estos datos de series temporales para predecir la altura final en la cosecha mucho antes de la fecha real de cosecha. El modelo entrenado con datos de 44 días después de la siembra (DAPs) demostró la mayor precisión (R2 = 0.83, MAE = 2.48 cm y RMSE = 3.26 cm). Los mapas codificados por colores que visualizan las alturas predichas del repollo Kimchi revelaron patrones de crecimiento distintos entre diferentes tipos de suelo, destacando el potencial del modelo para la gestión específica del sitio. Considerando la compensación entre precisión y tiempo de predicción, el modelo entrenado con datos de DAP 36 (MAE = 2.77 cm) se consideró el más adecuado para aplicaciones prácticas, permitiendo intervenciones oportunas en la gestión del cultivo. Esta investigación demuestra la viabilidad y efectividad de integrar imágenes de drones, curvas de crecimiento logístico y modelos LSTM para la predicción temprana y precisa de las alturas del repollo Kimchi, facilitando la toma de decisiones basada en datos en la agricultura de precisión para mejorar la gestión de cultivos y la optimización del rendimiento.
Descripción
La predicción precisa y oportuna del crecimiento de los cultivos es crucial para una gestión agrícola eficiente y la seguridad alimentaria, especialmente dado los desafíos como la escasez de mano de obra y el cambio climático. Este estudio presenta un método novedoso para la predicción temprana de las alturas del repollo Kimchi utilizando imágenes de drones y un modelo de memoria a largo y corto plazo (LSTM). Se utilizaron imágenes de drones de alta resolución para generar un modelo de altura del dosel (CHM) para estimar las alturas de las plantas en varias etapas de crecimiento. Los datos de altura faltantes se interpolaron utilizando una curva de crecimiento logístico, y se entrenó un modelo LSTM con estos datos de series temporales para predecir la altura final en la cosecha mucho antes de la fecha real de cosecha. El modelo entrenado con datos de 44 días después de la siembra (DAPs) demostró la mayor precisión (R2 = 0.83, MAE = 2.48 cm y RMSE = 3.26 cm). Los mapas codificados por colores que visualizan las alturas predichas del repollo Kimchi revelaron patrones de crecimiento distintos entre diferentes tipos de suelo, destacando el potencial del modelo para la gestión específica del sitio. Considerando la compensación entre precisión y tiempo de predicción, el modelo entrenado con datos de DAP 36 (MAE = 2.77 cm) se consideró el más adecuado para aplicaciones prácticas, permitiendo intervenciones oportunas en la gestión del cultivo. Esta investigación demuestra la viabilidad y efectividad de integrar imágenes de drones, curvas de crecimiento logístico y modelos LSTM para la predicción temprana y precisa de las alturas del repollo Kimchi, facilitando la toma de decisiones basada en datos en la agricultura de precisión para mejorar la gestión de cultivos y la optimización del rendimiento.