Борбата с плевелите: да отгърмиш муха с базука

Иновативна система с цифрови камери от Аллиед Vision technologies сканира полето за плевели и по този начин намалява/спестява употребата на хербициди
Цифровите видео технологии са широко използвани в индустриалния контрол, тестване на качеството на продуктите , контрола на автоматизацията и оптимизацията на процесите. По същия начин в земеделието исползването на индустриални системи за наблюдение и контрол могат значително да повишат продуктивността, да намаля разходите и предпазят околната среда по време на обработката й. Поради тази причина, учени от Университета Важенинжен, Холандия са разработили нова система за автоматично разпознаване и борба с плевелите

[B%]Борбата с плевелите: да отгърмиш муха с базука[%B]
Точно колкото е трудно да се справим с плевелите в градината ни е и трудно да се справим с тях в голямто стопанство. Типичен пример за това е дивят картоф, който расте по полетата със захарно цвекло. Растението, за което иде реч, е остатък от предишни реколти при ротация на културите на една нива. Картофеният плевел пуска нематоди (Кръгли червеи, виж Уикипедия) и може също така да разпространи заболявания. Разбира се в големите полета е практически невъзможно да се оплеви на ръка. Единствена възможност е химическата обработка. И така заради няколко плевела тук и там цялото поле трйбва да бъде напръскано с пестициди, които естествено влизат в контакт с отглежданата култура.
Холандия е известна с напредлят си и високопродуктивен земеделски сектор и заема едно от челните места в световната агрономия. И следователно не е чудно, че холандски изследователи са се заели с проблема за плевелната борба. Това е пет годишен проект на групата за фермерни технологии към Важенинженския Университет, който беше част от дисертационен проект и беше подкрепен от СТВ Technology Foundation в Unrecht.

[B%]Гиганстски полеви скенер[%B]
Целта на проекта е да разпознае и прецизно да атакува картофени плевели без да замърси цялото поле и преди всичко да избегне досег с реколтата от захарно цвекло. Бързо стана ясно, че система за наблюдение ще бъде необходима за различаване на растенията и съответно целево пръскане на тези които трйбва да бъдат унищожени.
С подкрепата на Холандския специалист по визуална техника, Дата Vision, партньор по продажбите на Аллиед Vision Technologies в Белгия, Холандия и Люксембург, учени разработиха мобилна система, която може да бъде теглена от трактор. Този гиганстки скенер фотографира повърхността на земята и разпознава картофените разтения, които целево се обработват с микро спрей с хербицид.

[B5]Разпознаване и целене на плевелите[%B]
Цялата система е монтирана на влекач който може да бъде дърпан по полето.
Първо плевелът трйбва да бъде разпознат. С това са натоварени две Марлин Ф-210 цифрови камери на Аллиед Vision Technologies. И двете камери са обурдвани с двумегапикселови сенсори. Едната камера е цветна докато другата е с монохромен инфръчервен сензор със 780 нм инфръчервен пропусквателен филтър. Камерите имат две функции: първо локализират растеният спрямо фонът от пръст; второ идентифицират растенията като плевел и култура за отглеждане.

В обхвата на снимката с големина от 150 x 18 см е достигната разделителна способност от 1.08 пиксела на милиметър. За оптимални, сравними избраженя камерите са инсталирани в кофи обърнати надолу, с което е осигурено контролирано осветление от ксенонови лампи. Освен това е монтирано устройство за измерване на разстоянието до земята върху едно от колелата на влекача, което документира точната позиция на образа върху полето.
За контрол и анализ на изображенията холандските учени са се спряли на хардуер от National Instruments (NI PXI system with Virtex-5 FPGA) и софтуер (NI LabView).
Интелигентен анализ на образи разпознава естествено съпътстващи отклонения
Анализът на образи трябва преди всичко и най-вече да разпознае плевелите. За да успее тук системата трябва да е гъвкава и да се адаптира. " В едно поле обработено от машини браздата е ясно очертана и постоянна: всичко, което расте между браздите може да бъде само плевел", обяснява Др. Ард Ниеувенхуизен. Въпреки това, плевели могат да растат и в браздите между културните растения. За това системата се съсредоточава преди всичко върху растения "не на място" като анализира техния цвят и инфрачервени свойства. Веднъж запомнила характерните черти на дивия картоф, софтуерът може да го разпознае дори между захарното цвекло.
"Едно допълнително предизвикателство за наблюдателната система в земеделието е, че свойствата на почвата в естествени условия не са постоянни, например съдържанието на вода, азотното съдържание, което води до вариации в цвета на растенията", според Ниеувенхуизен. За да заобиколи този проблем, системата се калибрира на ново на всеки десет метра и така само съседни разтения се сравняват едно с друго.
[B%]Веднъж разпознати, нежеланите растения остава само да бъдат обработени с микро спрея. Това устройство, ново в областта на земеделието, изтрелва малки количества хербицид в 5 микролитрови капки директно върху листата на дивия картоф. Като лети с 3км/ч спреят работи с точност от +/- 15 мм.[%B]

Ефикасният плевелен контрол увеличава реколтата и защитава околната среда.
Използването и изпробването на прототипа на практика беше пълен успех. За пръв път бе разработено автоматично решенеие, което се справи с дивите картофи. С използване на такива методи се постигат както икономически така и екологични ползи. Благодарение на целевото пръскане само на нежеланите разтения големи количества хербициди се спестяват и се намаляват разходите.

Също така се редуцира и влиянието върху околната среда което става по два начина. Първо, ползват се по-малко отрови за унищожаването на плевелите и второ, ранно и ефикасно намаляване на плевелите като разпространители на забоявания осигурява намалена понататъшна химическа обработка на захарното цвекло и разбира се нормален растежен цикъл.

Индустриални компании вече показват интерестt към маркетинга на тази система. Все още обаче е необходимо развитие и разработка, за да може тя да преборва не само диви картофи, но и други плевелни растения, за да стане още по атрактивна за фермерите. Още повече, друг изследователски екип от Важенингеския Университет и изледователски Център работи по друга автоматизирана система за разпознаване на плевели с помощта на АВТ Камери, която няма да пръска плевелите, а ще ги отсранява механически, което ще я направи подходяща за органично фермерство.

[B%]В земеделието използването на цифрова фотография е все още в зародиш. Въпреки това става ясно от този пример, че тази технология може да помогне на фермерите да се справят едновременно с две от големите предизвикателства , по-економично и по-природосъобразно отглеждане на продукцията си.[%B]