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380水稻是我國三大主糧之一。水稻田的田間管理復雜、重復度高(諸如打藥、鋤草等)且工作極其繁重,給從業(yè)人員造成了極大的負擔。蘇州博田利用百度飛槳(PaddlePaddle)的深度學習技術讓拖拉機和農(nóng)業(yè)機器人學會了視覺導航,可以根據(jù)水稻秧苗的種植情況實時調整航向,避免壓苗等情況出現(xiàn),更好地保養(yǎng)和管理水稻秧苗。
這一改進,讓“節(jié)省人力的同時大幅提高農(nóng)作物產(chǎn)量”的夢想成為了現(xiàn)實。
“導航線自動識別”讓農(nóng)機避免壓苗
由于水稻是按列種植的,列與列之間近似互為平行,因此,實現(xiàn)農(nóng)機視覺自動導航的基礎在于實時準確地檢測出秧苗列中心線。
雖然使用傳統(tǒng)算法,水稻秧苗列間也基本能保持平行,但是不同天氣不同時段圖像亮度的差異、水田里夾雜浮萍藍藻等與秧苗特征相似的植物、偶發(fā)缺苗等干擾因素還是對傳統(tǒng)算法的魯棒性形成了很大的挑戰(zhàn),精準度難以保證。
復雜的水田環(huán)境
為了解決這一難題,蘇州博田技術人員綜合分析稻田圖像特點,基于百度飛槳深度學習平臺研發(fā)了水田導航線自動檢測系統(tǒng)。他們應用飛槳圖像分割開發(fā)套件PaddleSeg中的ICNet模型將秧苗按列從背景中分割出來,并以此為基礎實現(xiàn)了秧苗列中心線的精準提取,準確率能達到95%以上,處理每幀圖像耗費的時間僅300ms左右(包括ICNet網(wǎng)絡的分割預測時間和后續(xù)導航線提取的時間),完全滿足農(nóng)機作業(yè)環(huán)境下的速度要求。
自動檢測系統(tǒng)配上GPS,蘇州博田農(nóng)業(yè)機器人已經(jīng)實現(xiàn)從出庫到入庫全程自動導航的無人化作業(yè),大大減少了人力物力的投入,為農(nóng)民的耕作效率、健康等提供了保障。
為什么選PaddleSeg語義分割庫?
農(nóng)機視覺導航任務與自動駕駛有一定的相似性,都需要保證一定精度的情況下有高實時性,并且能夠在嵌入式設備等移動端部署。
飛槳PaddleSeg語義分割庫的語義分割網(wǎng)絡之一ICNet,屬于參數(shù)量小的輕量級語義分割網(wǎng)絡,為自動駕駛等需要低內存和高實時性的應用場景而設計,非常適合農(nóng)機視覺導航。與HRNet系列、DeepLab系列等預測精高的網(wǎng)絡相比,ICNet在精度降低較少的情況下大幅度減少了預測時間和占用內存,能夠在像1024*2048像素這樣高分辨率的圖像上達到實時效果。
利用PaddleSeg,蘇州博田農(nóng)業(yè)機器人已經(jīng)擁有排除干擾精確地將秧苗從背景中分割出來、提取外輪廓和原圖特征點、進而準確提取到中間4~5列秧苗中心線的能力,為實現(xiàn)農(nóng)機視覺導航打下了堅實的基礎。
智能農(nóng)業(yè)時代已來
百度飛槳與蘇州博田的合作,為自動導航農(nóng)業(yè)機器人提供了精準、高效、可靠的技術支持,讓農(nóng)機智能化、農(nóng)民職業(yè)化的偉大愿景邁出了重要的一大步,為我國精細農(nóng)業(yè)的推廣起到了促進作用。
此外,百度飛槳還將攜手蘇州博田,在溫室環(huán)境下果蔬采摘、智能巡檢等設施農(nóng)業(yè)機器人方面展開合作。希望未來可以讓更多的農(nóng)業(yè)從業(yè)者能實實在在地感受到智慧農(nóng)業(yè)帶來的便利。
