Войти

Российские инженеры научили дрон искать борщевик

2394
0
0
Российские инженеры научили дрон искать борщевик
Российские инженеры научили дрон искать борщевик.
Источник изображения: Alexander Menshchikov et al. / IEEE Transactions on Computers, 2021

Российские инженеры разработали и испытали дрон, обнаруживающий борщевик Сосновского (Heracleum sosnowskyi) с воздуха и размечающий его на снимках для последующего уничтожения. Испытания показали, что точность определения борщевика на кадрах составляет 96,9 процента. Статья о разработке опубликована в IEEE Transactions on Computers.

Борщевик Сосновского — это один из самых известных и проблемных инвазивных видов в России (впрочем, он также распространился и на территорию Европы). Изначально его ареал обитания был ограничен Кавказом, но после того, как в середине XX его решили культивировать на остальной территории СССР, он стал активно распространяться в новой среде и это распространение не удается взять под контроль до сих пор, спустя несколько десятилетий после прекращения сельскохозяйственной культивации.

Одна из проблем в борьбе с борщевиком заключается в его живучести и масштабном распространении семян даже из единичных растений. Из-за этого для обнаружения и составления карт для уничтожения этого растения необходимо либо вручную обходить поля и прочие территории, либо использовать летательные аппараты — большинство спутников дают недостаточно высокое разрешение для выявления единичных растений. Но учет растений с помощью летательных аппаратов пока слабо автоматизирован и зачастую основан на применении дорогих в эксплуатации самолетов.

Инженеры из Сколтеха под руководством Андрея Сомова (Andrey Somov) разработали алгоритм, позволяющий использовать мультикоптеры для автономного распознавания борщевика Сосновского на территории под ними. В качестве аппаратной платформы они выбрали квадрокоптер DJI Matrice 200 и одноплатный компьютер NVIDIA Jetson Nano с относительно мощным видеоускорителем, позволяющим запускать прямо на устройстве нейросети.

За поиск борщевика на кадрах с камеры дрона отвечает сверточная нейросеть, которая получает кадр и проводит семантическую сегментацию, размечая на нем области с борщевиком. Разработчики выбрали три популярные архитектуры сверточных нейросетей, чтобы сравнить их эффективность для этой задачи: U-Net, SegNet и RefineNet. Они сами собрали датасет для обучения алгоритмов. Для этого они сняли множество кадров с дрона в Московской области, используя два разных дрона и одну экшн-камеру (закрепленную на дроне). В результате они получили 263 снимка и разметили на них области с борщевиком. Датасет доступен на GitHub.

Обучив нейросети, авторы протестировал их на одноплатном компьютере и выяснили, что они работают с частотой в десятые или сотые доли кадров в секунду. Наилучший результат дала сеть на базе U-Net — 0,7 кадра в секунду. Наилучшую классификацию показала сеть на базе SegNet с площадью под ROC-кривой (распространенная метрика оценки качества бинарной классификации), равной 0,969.

Ранее другие инженеры тоже использовали дроны для распознавания растений на снимках, в том числе хлопка и деревьев в лесу. А также дроны предлагают использовать и для уничтожения растений, например, сорняков и кокаиновых кустов.

Григорий Копиев

Права на данный материал принадлежат
Материал размещён правообладателем в открытом доступе
  • В новости упоминаются
Страны
Проекты
Хотите оставить комментарий? Зарегистрируйтесь и/или Войдите и общайтесь!
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ
Ежедневная рассылка новостей ВПК на электронный почтовый ящик
  • Разделы новостей
  • Обсуждаемое
    Обновить
  • 23.07 16:11
  • 16330
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 23.07 12:09
  • 1
В зоне СВО появился модернизированный «Штурмовик»
  • 23.07 11:56
  • 1
ТОС из рукава: в войсках создан тяжелый огнеметный спецназ
  • 23.07 04:45
  • 0
Комментарий к "Математика и Бог: почему точные науки ведут к вере, а не от неё"
  • 22.07 20:42
  • 0
Комментарий к "Почему я не коммунист"
  • 22.07 18:54
  • 1
Создание «Рассвета» выходит на быстрый темп
  • 22.07 18:43
  • 0
Комментарий к "Модель капитализма у Карла Маркса"
  • 22.07 15:37
  • 1
Комментарий к "США создали дешевый Patriot"
  • 22.07 15:22
  • 2
Индонезия захотела построить космодром совместно с Россией
  • 22.07 06:07
  • 0
Комментарий к "Вот почему в танках СССР ставили автомат заряжания в корпус"
  • 22.07 03:34
  • 0
Комментарий к "Ту-4: советская копия B-29"
  • 22.07 03:33
  • 1
Обмани летя: как дроны «Молния» научились сбивать с толку перехватчики ВСУ
  • 22.07 01:20
  • 1
Комментарий к "Какой танк лучше: M1 Abrams или Т-90. Сравнительный обзор"
  • 22.07 00:02
  • 0
Комментарий к "Станут ли европейцы воевать, если до этого дойдет? (The Economist, Великобритания)"
  • 21.07 20:17
  • 5
Комментарий к "Жуткий схематизм в теории прибавочной стоимости Маркса и ее научная несостоятельность."