تشخیص خودکار ردیف‌های کشت گیاه توسط ربات به کمک بینایی ماشین (مطالعه موردی: گیاه ریحان)

ماشین های کشاورزی

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 30 آبان 1401   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jam.2022.77315.1112

نویسندگان

مریم نداف زاده¹؛ احمد بناکار²؛ سامان آبدانان مهدی زاده^{* 3}؛ محمدرضا زارع بوانی⁴؛ سعید مینایی²

¹گروه مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی دانشگاه تربیت مدرس تهران، ایران

²دانشگاه تربیت مدرس

³دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان

⁴عضو هیئت علمی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان

چکیده

در کشاورزی دقیق، مکان‌یابی خودکار محصولات یکی از موضوعات تحقیقاتی مهم است. در این پژوهش شناسایی دقیق ردیف‌های کشت محصول ریحان به منظور مسیریابی خودکار یک ربات گزارش می‌شود. در یک مرحله از این تحقیق با اخذ تعداد شش تصویر در هر دوره‌ی رشد (هفته سوم، هفته چهارم و هفته پنجم) به حذف علف‌های هرز میان ردیف‌های کشت محصول پرداخته شد؛ که بدین منظور از سه روش مختلف (گشودگی مساحت، حذف ابعادی و ماسک‌گذاری) استفاده گردید. در مرحله‌ای دیگر تعداد شش تصویر از ردیف‌های کشت بدون وجود علف‌های هرز مورد بررسی قرار گرفت. سپس با انجام عملیات پردازش تصویر و پیاده‌سازی چندین الگوریتم مسیریابی (الگوریتم‌های مبتنی بر تبدیل هاف، تبدیل موجک، فیلتر گابور، رگرسیون خطی و الگوریتم پیشنهادی این مطالعه) بر روی تصاویر، به بررسی خروجی هر یک از این الگوریتم‌ها نسبت به مسیر ایده‌آل تعیین شده توسط کاربر پرداخته شد. پس از مقایسه‌ی دقیق مسیرهای تشخیص داده شده توسط الگوریتم‌های مختلف مسیریابی نسبت به مسیرهای ایده‌آل و با توجه به نتایج آزمون آماری t-test در سطح احتمال 5%، برتری روش‌های مسیریابی مورد مطالعه به ترتیب زیر مشخص گردید: روش پیشنهادی، روش فیلتر گابور، روش رگرسیون خطی، روش تبدیل هاف و روش تبدیل موجک. در نهایت الگوریتم پیشنهادی با بیشترین میزان انطباق نسبت به مسیر ایده‌آل (با میانگین خطای تشخیص 65/3 پیکسل) و کمترین مدت زمان اجرای عملیات (79/4 ثانیه) به عنوان مناسب‌ترین الگوریتم مسیریابی انتخاب و با استفاده از آن عملکرد یک ربات طراحی شده مورد ارزیابی قرار گرفت.

کلیدواژه‌ها

الگوریتم مسیریابی؛ پردازش تصاویر دیجیتال؛ تشخیص خط کشت؛ ریحان

مراجع