| 12 мая 2021 г. — 18:50 PT
На первый взгляд он может показаться безобидным или даже мирным. Но борщевик Сосновского — это демон в обличье. Поэтому теперь для решения одной из самых сложных задач обнаружения, с которой сталкиваются российские аграрии, привлекают дроны.
Из примерно 70 известных видов гигантских борщевиков в мире борщевик Сосновского наиболее широко распространен в России. Это также одно из самых опасных растений, с которым вы можете столкнуться в стране. Даже легчайший контакт с его стеблем или соком может вызвать ожоги кожи второй или третьей степени. Инвазивный сорняк одинаково опасен для сельскохозяйственных культур и местной экосистемы.
Поэтому неудивительно, что Россия ежегодно выделяет миллионы рублей на уничтожение борщевика. В прошлом году только Москва потратила эквивалент 4,7 миллиона долларов на искоренение токсичных чужеродных растений из «зараженных» районов.
Почему борщевик Сосновского так трудно искоренить
Избавиться от борщевика Сосновского — непростая задача. На самой важной стадии вегетации борщевик зеленый и сливается с фоном. На более поздней стадии цветения одно растение может производить до 100 000 семян в год. Эти семена легко разносятся ветром. Это означает, что даже одно случайно оставленное растение сделает всю операцию по очистке бесполезной.
Традиционные методы мониторинга также мало помогают. Как объясняет Александр Менщиков, кандидат наук из Сколковского института науки и технологий (Сколтех) в России:
Традиционные методы мониторинга недостаточно эффективны, поскольку наземные наблюдения сильно зависят от человеческого фактора, в то время как космическая дистанционная съемка может выявлять только крупные заросли. Спутниковые снимки не обладают достаточным разрешением, чтобы различать отдельные растения. Кроме того, традиционный мониторинг сильно зависит от погодных условий и периодов повторного пролета спутников и, следовательно, не может предоставить актуальную информацию.
Представляем вам дроны для обнаружения сорняков на основе ИИ.
Идентификация борщевика в реальном времени с помощью дронов
Менщиков и его коллеги-исследователи из Сколтеха создали новую систему аэромониторинга, которая будет выполнять сегментацию изображений в реальном времени на борту дронов для идентификации борщевика на стадии вегетации. Решение использует дроны, оснащенные мультиспектральными датчиками, и задействует технологии машинного обучения для обучения бортового оборудования распознавать борщевик Сосновского пиксель за пикселем.
Дроны с искусственным интеллектом могут обрабатывать изображения 4K с modestной скоростью всего 0,7 кадра в секунду, но даже это означает многократное повышение эффективности локализации для обнаружения сорняков. Как объясняет доцент Сколтеха и руководитель проекта Андрей Сомов:
Мы выбрали популярные архитектуры, UNet, SegNet и ResNet, для наших нейронных сетей и адаптировали их для одноплатного компьютера. Мы установили и протестировали в полевых условиях нашу систему мониторинга на борту дрона, который покрыл площадь до 28 гектаров за 40 минут, летая на высоте 10 метров. И он не пропустил ни одного сорняка!
Исследователи уверены, что их новый подход к использованию мультиспектральных изображений с дронов может оказаться полезным и в других областях сельского хозяйства. Это может включать мониторинг других культур, выявление различных вегетативных показателей, оценку состояния растений и диагностику болезней растений.