Robotic Monitoring of Colorimetric Leaf Sensors for Precision Agriculture

要約

作物の健康を測定する現在のリモートセンシング技術
RGB、マルチスペクトル、ハイパースペクトル、およびLIDARは間接的であり、植物のストレス指標を直接キャプチャすることはできません。
代わりに、作物表面と直接編集する低コストの葉センサーは、リアルタイムの直接監視を進める機会を提供します。
この目的のために、センサーセンサーシステムを共同設計します。センサーは、精密な農業環境で作物の健康を直接測定する新しい比色葉センサーであり、検出器はこれらの葉センサーから自律的に光信号を取得します。
このシステムは、地上ロボットプラットフォームをオンボード単眼RGBカメラとオブジェクト検出器と統合して、葉のセンサーをローカライズし、電動ミラーとオンボードハロゲンライトを備えたハイパースペクトルカメラを統合して、葉の健康を特徴付けるスペクトル応答を抽出できるスペクトル応答を採取します。
屋外環境で動作する共同設計システムのデモンストレーションを成功させ、制御された実験室グレードの分光計測定と比較すると解釈可能なスペクトルを取得します。
このシステムは、屋内と屋外の両方で列部の環境で実証されており、存在するすべての葉センサーのハイパースペクトル画像を自律的にナビゲートし、見つけ、取得し、葉センサーから解釈可能なスペクトル共鳴を取得できます。

要約(オリジナル)

Current remote sensing technologies that measure crop health e.g. RGB, multispectral, hyperspectral, and LiDAR, are indirect, and cannot capture plant stress indicators directly. Instead, low-cost leaf sensors that directly interface with the crop surface present an opportunity to advance real-time direct monitoring. To this end, we co-design a sensor-detector system, where the sensor is a novel colorimetric leaf sensor that directly measures crop health in a precision agriculture setting, and the detector autonomously obtains optical signals from these leaf sensors. This system integrates a ground robot platform with an on-board monocular RGB camera and object detector to localize the leaf sensor, and a hyperspectral camera with motorized mirror and an on-board halogen light to acquire a hyperspectral reflectance image of the leaf sensor, from which a spectral response characterizing crop health can be extracted. We show a successful demonstration of our co-designed system operating in outdoor environments, obtaining spectra that are interpretable when compared to controlled laboratory-grade spectrometer measurements. The system is demonstrated in row-crop environments both indoors and outdoors where it is able to autonomously navigate, locate and obtain a hyperspectral image of all leaf sensors present, and retrieve interpretable spectral resonance from leaf sensors.

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