俄罗斯科学家为农业开发太空“视觉”系统

发布者:bpadmin
发布时间:2020-09-29 03:43
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城农获悉——来自俄罗斯萨马拉国立研究大学的科学家团队将向农民的农业机械提供基于最初为太空任务而开发的数字“视觉”系统。太空视觉系统传统上被用来搜索火星上的生命迹象,并调查太阳系内的其他行星。这套配备了强大的光学元件和传感器,能够分析土壤成分等。当它被用于农业时,可以提高作物种植效率,减少化肥使用,并使作物产量提高25%。





萨马拉大学技术控制论系设计了一台安装在俄罗斯卫星上的紧凑型太空高光谱仪,并一直在研究通过人工神经网络,处理和分类从太空轨道获得的地球表面的高光谱图像。高光谱图像可以显示土壤中的水分和矿物质含量,以及植物病害,甚至病虫害的传播。通过一些创新,这个团队让这套“太空之眼”可以用在灌溉设备、收割机和其他农业设备上。

萨马拉大学技术控制论系教授Nikolai Kazansky表示,事实证明,从卫星获取的高光谱信息并不能及时满足精准农业的需要,因为收集图像需要一定时间。因此,有必要开发陆基的高光谱传感器。然而,这与航天器高光谱设备的要求有很大不同。在太空超光谱仪的情况下,主要是获得尽可能多的光学数据,而对于陆基传感器来说,这远远不是首要任务。

科学家们使用结合了平面光学和高度微小化元件的传感器系统,可以执行几种不同的任务来获取有关土壤和植物状况的信息,允许一个元素形成图像并将其分解成光谱。因此,高光谱相机变成了一种极其简单的设备,在复杂性上可与传统的摄像机相媲美。

专业人士可以分析高光谱相机的数据,但在未来,这项任务可由人工神经网络来完成,而且也可能控制农业机械。

Nikolai Kazansky补充说,“例如,我们可以在灌溉机器上安装高光谱传感器。毕竟,高光谱图像可以让你看到许多在传统的黑白或彩色图像中人眼看不到的东西。传感器会立即确定田地是否需要浇水。我们计划在0.4-1.05微米的波长范围内使用50多个光谱通道。“

这项技术是为了让农业变得“极其智能”。科学家们计算出,通过只在俄罗斯的灌溉机器上安装新系统,农业产量将提高25%。在2019年,俄罗斯收获了1.206亿吨粮食。

科学团队承诺将特别关注传感器的技术设计,使它们足够简单和便宜,可以在农业机械上大规模使用。预计高光谱传感器不仅将安装在地面车辆上,还将安装在无人机上,以评估大片农田的状况。萨马拉州立农业大学已经达成初步协议,在当地田地试验他们的技术。

他们的项目获得了为期四年的研究经费。研究团队计划改进这项技术,并引入算法,利用神经网络的深度学习方法重建和分析高光谱图像。
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