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Dos ojos mejor que uno: una estrategia innovadora para la agricultura de precisión



El campo agrícola es un banco de pruebas para tecnologías de rápido desarrollo que involucran vehículos aéreos no tripulados (UAV) y técnicas de procesamiento de imágenes, que se están convirtiendo rápidamente en herramientas indispensables para la agricultura de precisión eficiente y el fenotipado de plantas (evaluación de rasgos de plantas observables). 


por la Universidad Agrícola de Nanjing La Academia de Ciencias


Mediante el uso de imágenes aéreas obtenidas de cámaras multiespectrales montadas en vehículos aéreos no tripulados, los expertos pueden obtener rápidamente información útil, como la altura de las plantas, el contenido de clorofila y nitrógeno, y la presencia y extensión de las enfermedades de las plantas.

Sin embargo, a pesar del tremendo potencial de las aplicaciones habilitadas para UAV, existen algunos cuellos de botella que limitan su eficiencia y precisión. Como dispositivos que dependen de baterías pequeñas como fuente de energía, los UAV tienen una autonomía bastante baja, y el tiempo dedicado a la recarga o al intercambio de baterías puede obstaculizar gravemente su rendimiento de datos para campos suficientemente grandes. Actualmente, este problema solo puede abordarse a expensas de la resolución espacial o de la calidad de la reconstrucción 3D de la superficie objetivo.

Para superar esta compensación, el equipo de UMT CAPTE de INRAE ​​e HIPHEN, Francia, ideó una nueva estrategia de adquisición de imágenes. Como se describe en su artículo reciente publicado en Plant Phenomics , su enfoque consiste en usar (al menos) dos cámaras con diferentes distancias focales montadas en el mismo UAV. Usando algoritmos de procesamiento de imágenes adecuados, los investigadores lograron co-registrar (alinear y ajustar) imágenes de diferentes bandas espectrales, incluidas las capturadas con diferentes distancias focales y en ángulos ligeramente diferentes. A su vez, esto les permitió producir una nube de puntos densa en 3D del suelo y los cultivos, que luego utilizaron para crear una «ortoimagen» (una fotografía aérea corregida geométricamente para una escala uniforme) de todo el campo y extraer las alturas de las plantas.

Los principales beneficios de utilizar esta «configuración de doble hilera» con dos distancias focales diferentes son múltiples. En primer lugar, la cantidad de imágenes necesarias para cubrir toda el área objetivo para una resolución espacial mínima dada y una superposición predeterminada se reduce esencialmente a la mitad. Por lo tanto, no solo el tiempo de vuelo, sino también el tiempo de procesamiento se reducen en un factor de al menos dos. Además, los resultados experimentales mostraron que el enfoque de doble franja era mejor para «georreferenciar» o mapear las coordenadas internas de una foto aérea con las coordenadas correspondientes en el espacio físico. «Descubrimos que la mejor mejora en la georreferenciación es para la dimensión Z; aproximadamente 6 cm», afirma el Dr. Li. «Esto se debió principalmente a la disponibilidad de ángulos de visión más grandes».

Finalmente, este estudio en particular también arrojó información valiosa sobre cómo las cámaras multiespectrales pueden aprovecharse de manera eficiente para los cálculos de altura de la planta, así como la importancia de la calidad de las nubes de puntos para este propósito.

El enfoque se aplicó con éxito utilizando Airphen, una cámara multiespectral disponible comercialmente, en varios proyectos de investigación e industriales para fenotipado y agricultura de precisión. Con estos desarrollos, la Dra. Li y los colegas de su equipo en INRAE ​​e HIPHEN tienen esperanzas sobre el futuro de los UAV en la agricultura de precisión y el papel que podría desempeñar su estrategia. «Mejorar la eficiencia del vuelo mientras se preserva una buena precisión es una cuestión crítica tanto en el campo de la investigación como en el industrial. Nuestra configuración de doble franja propuesta ofrece pautas potenciales para el diseño futuro de la cámara y la trayectoria de vuelo, así como la simplificación del procesamiento de datos».

Esperemos que un mayor refinamiento de esta técnica marque el comienzo de un futuro brillante para la agricultura aérea de precisión y el fenotipado de plantas.




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