luckyea77 (luckyea77) wrote,
luckyea77
luckyea77

Categories:

Искусственный интеллект и беспилотники научились искать борщевик



Ученые из «Сколтеха» разработали систему мониторинга для сельского хозяйства. Она позволяет производить сегментацию изображения в режиме реального времени на борту Беспилотного летательного аппарата (БПЛА) и идентифицировать борщевик. 

Российские инженеры разработали и испытали новый дрон. Он легко обнаруживает опасное растение — борщевик Сосновского (Heracleum sosnowskyi) — с воздуха. В дальнейшем он размещает его на снимках. Так эксперты могут разработать стратегию по его уничтожению. Ученые уже провели испытания. Оказалось, что точность определения растения среди других на кадрах составляет 96,9%. Статья о разработке ученых из «Сколтеха» опубликована в журнале IEEE Transactions on Computers.

Борщевик Сосновского — крупное травянистое растение, вид рода борщевик семейства зонтичные.

Сок растения, попадая на кожу, под действием солнечных лучей вызывает сильнейшие ожоги. При этом для их лечения требуется пристальное наблюдение врача в течение нескольких недель. Отметим, что сейчас распространение борщевика Сосновского стало настоящей экологической катастрофой — он распространился от центральной части России до Сибири, от Карелии до Кавказа.

Борщевик Сосновского — один из самых известных и проблемных инвазивных видов в России.

Одна из проблем в борьбе с ним заключается в его исключительной живучести и полномасштабном распространении семян. Чтобы его находить, приходится вручную обходить поля либо использовать летательные аппараты. К сожалению, большинство спутников не способны предоставить достаточно высокое разрешение для обнаружения единичных растений. При этом учет растений с помощью БПЛА недостаточно автоматизирован и зачастую основан на применении дорогих в эксплуатации самолетов.


Входное изображение (слева) и результат работы предложенной полностью сверточной нейронной сети (справа)

Для устранения проблемы исследователи приняли решение использовать БПЛА. Их особенность в том, что они позволяют получить самую свежую информацию о распространении растения с исключительно высоким разрешением, даже когда небо затянуто облаками.

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.


Ортофотоплан с отмеченными на нем районами произрастания борщевика (ярко зелёным цветом)

За поиск борщевика на кадрах с камеры дрона отвечает сверточная нейросеть (CNN), которая получает кадр и проводит семантическую сегментацию, размечая на нем области с борщевиком.

Напомним, сверточная нейронная сеть — специальная архитектура искусственных нейронных сетей, предложенная Яном Лекуном в 1988 году и нацеленная на эффективное распознавание образов, входит в состав технологий глубокого обучения.

Разработчики выбрали три популярные архитектуры CNN, чтобы сравнить их эффективность для этой задачи: U-Net, SegNet и RefineNet. Исследователи 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 получено 263 снимка, на которых авторы разработки разметили области с борщевиком. Сам датасет доступен на GitHub.


Обучив нейросети, авторы протестировали 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.

Источник

Tags: беспилотник, искусственный интеллект
Subscribe

Posts from This Journal “искусственный интеллект” Tag

promo luckyea77 декабрь 30, 15:00 8
Buy for 10 tokens
По этой ссылке (или этой) можно скачать информационную базу для программы "1С:Предприятие". С помощью данной базы можно готовиться и сдавать экзамены по темам: - Электробезопасность - Основы промышленной безопасности А.1 - Специальные требования промышленной безопасности: Б 9.31.…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 2 comments