vimjourСельскохозяйственные машины и технологииAgricultural Machinery and Technologies2073-7599Federal State Budgetary Scientific Institution «Federal Scientific Agroengineering Center VIM»10.22314/2073-7599-2017-5-33-37vimjour-209Research ArticleНОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕNEW TECHNICS AND TECHNOLOGOESМетодика и аппаратно-программные средства для мониторинга состояния посевов на ранних стадиях вегетацииMethods, hardware and software for monitoring crops condition on early stages of vegetationВоронковИ. В.VoronkovI. V.noemail@neicon.ruИнженерный центр «ГЕОМИР»РоссияEngineering center GEOMIRRussian Federation201720102017053337Copyright © Воронков И.В., 20172017Воронков И.В.Voronkov I.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vimsmit.com/jour/article/view/209

В последнее время помимо традиционных методов сплошного или выборочного осмотра посевов применяют инструментальные средства мониторинга, в частности видео- и фотокамеры, установленные на беспилотных летательных аппаратах (БПЛА). Основные преимущества использования комплексов мониторинга на основе БПЛА - отсутствие механического воздействия на посевы и высокая производительность при проведении съемок. Однако в ходе сплошного контроля больших площадей посевов (десятки тысяч гектаров), особенно на ранних стадиях их вегетации, возникает проблема оперативного получения результатов анализа съемок. Отметили, что для ее решения целесообразно разработать автоматизированные методы выявления проблемных зон и их геопривязки. Определили, что для подсчета количества всходов и расстояния между ними необходимо применять методы распознавания изображений, основанные на анализе спектральных характеристик растений. Выявили, что методика выделения сигналов от растений основана на сравнении измеренных значений с заданными, после чего проводится построение рядов с использованием алгоритма аппроксимации кусочно-линейной функции. На основе полученной информации рассчитали статистические показатели, характеризующие качество выполнения работ. Провели экспериментальные исследования по отработке методики комплекса аппаратно-программных средств на посевах кукурузы в Краснодарском крае. Дали сравнительную оценку замера в ручном и автоматическом режиме с помощью разработанного программного обеспечения для распознавания и подсчетов всходов. Разница в результатах составляет 3-5 процентов.

Lately, in addition to traditional methods of screening or selective crops inspection, instrumental means of monitoring, namely installed on unmanned aerial vehicles (UAV) video and photo-cameras, started to be implemented. The main advantage of conducting monitoring via UAV is that it does not mechanically affects plants and maintains high productivity during the surveying. However, during screening inspection of large crops areas (tens of thousands of hectars), especially on the early stages of vegetation, a problem of receiving the surveying analysis results promptly emerges. To solve this problem it is necessary to develop automated methods of identification and geo-referencing of the problematic zones. To count the amount of shoots and measure distance between them it is necessary to use the methods of images recognition based on the plants’ spectral characteristics analysis. The methodology of plants signals selection is based on the comparison of measured values with specified values; after that compilation of series using algorithm of approximation of slopes. Basing on the gathered information, statistical indicators characterizing the qualities of completion of the work were estimated. Experimental researches of the hardware and software methodology development were conducted using maize crops in the Krasnodar Territory. Comparative assessment of the measurement in manual and automatic regime using the developed software for shoots recognition and counting was conducted. The results difference equals 3-5 percent.

посевыдистанционный мониторинграспознавание изображенийаппаратно-программные средстваCropsRemote sensingImages recognitionHardware and softwareReferencesФедоренко В.Ф. Информационные технологии в сельскохозяйственном производстве: научно-аналитический обзор. М.: Росинформагротех, 2014. 234 сФедоренко В.Ф. Информационные технологии в сельскохозяйственном производстве: научно-аналитический обзор. М.: Росинформагротех, 2014. 234 сПрименение средств дистанционного зондирования Земли в сельском хозяйстве. Материалы всероссийской научной конференции (с международным участием). СанктПетербург, 1617 сентября 2015 г. СПб.: АФИ, 2015. 196 сПрименение средств дистанционного зондирования Земли в сельском хозяйстве. Материалы всероссийской научной конференции (с международным участием). СанктПетербург, 1617 сентября 2015 г. СПб.: АФИ, 2015. 196 сАртюшин А.А., Смирнов И.Г. Научно-техническое обеспечение применения ГЛОНАСС в сельскохозяйственном производстве // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2015. N1. 8-11Артюшин А.А., Смирнов И.Г. Научно-техническое обеспечение применения ГЛОНАСС в сельскохозяйственном производстве // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2015. N1. 8-11Измайлов А.Ю., Лобачевский Я.П. Инновационные механизированные технологии и автоматизированные технические системы для сельского хозяйства // Модернизация сельскохозяйственного производства на базе инновационных машинных технологий и автоматизированных систем: Сборник докладов XII Международной научно-практической конференции. Ч.1. М.: ВИМ. 2012. С. 31-44Измайлов А.Ю., Лобачевский Я.П. Инновационные механизированные технологии и автоматизированные технические системы для сельского хозяйства // Модернизация сельскохозяйственного производства на базе инновационных машинных технологий и автоматизированных систем: Сборник докладов XII Международной научно-практической конференции. Ч.1. М.: ВИМ. 2012. С. 31-44Измайлов А.Ю., Хорошенков В.К. Автоматизированные информационные технологии в производственных процессах растениеводства // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2010. N4. С. 3-9Измайлов А.Ю., Хорошенков В.К. Автоматизированные информационные технологии в производственных процессах растениеводства // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2010. N4. С. 3-9Измайлов А.Ю., Хорошенков В.К. Автоматизированная система управления посевом и внесением удобрений // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2011. N4. С. 9-12Измайлов А.Ю., Хорошенков В.К. Автоматизированная система управления посевом и внесением удобрений // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2011. N4. С. 9-12Смирнов И.Г., Марченко Л.А., Личман Г. И., Мочкова Т. В., Спиридонов А.Ю. Беспилотные летательные аппараты для внесения пестицидов и удобрений в системе точного земледелия // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2017. N3. С. 10-16Смирнов И.Г., Марченко Л.А., Личман Г. И., Мочкова Т. В., Спиридонов А.Ю. Беспилотные летательные аппараты для внесения пестицидов и удобрений в системе точного земледелия // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2017. N3. С. 10-16Лобачевский Я.П., Смирнов И.Г., Хорт Д.О. Беспилотные технические средства для интеллектуальных технологий в садоводстве // Научно-практические основы ускорения импортозамещения продукции садоводства: Сборник. 2017. С. 257-262Лобачевский Я.П., Смирнов И.Г., Хорт Д.О. Беспилотные технические средства для интеллектуальных технологий в садоводстве // Научно-практические основы ускорения импортозамещения продукции садоводства: Сборник. 2017. С. 257-262Izmaylov A.Yu., Lobachevskiy Ya.P., Smirnov I.G., Kolesnikova V.A., Marchenko L.A. Substantiation of parameters of unmanned aerial vehicles for pesticides and fertilizers application in precision farming system // Mechanization in agriculture & Conserving of the resources. Sofia, Bulgaria. N5, 2017. С. 168-170Izmaylov A.Yu., Lobachevskiy Ya.P., Smirnov I.G., Kolesnikova V.A., Marchenko L.A. Substantiation of parameters of unmanned aerial vehicles for pesticides and fertilizers application in precision farming system // Mechanization in agriculture & Conserving of the resources. Sofia, Bulgaria. N5, 2017. С. 168-170Марченко Л.А., Личман Г. И., Смирнов И.Г., Мочкова Т. В., Колесникова В.А. Дифференцированное внесение удобрений и пестицидов с использованием беспилотных летательных аппаратов // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2017. N3. С. 17-23Марченко Л.А., Личман Г. И., Смирнов И.Г., Мочкова Т. В., Колесникова В.А. Дифференцированное внесение удобрений и пестицидов с использованием беспилотных летательных аппаратов // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2017. N3. С. 17-23Дуда Р.O., Харт П.E. Распознавание образов и анализ сцен: Пер. с анг. М.: Мир, 1976. 509 сДуда Р.O., Харт П.E. Распознавание образов и анализ сцен: Пер. с анг. М.: Мир, 1976. 509 сЛичман Г.И., Колесникова В.А., Марченко Н.М., Марченко А.Н. Разработка алгоритма оценки точности систем позиционирования ГЛОНАСС/GPS при дифференцированном внесении удобрений // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2017. N2. С. 4-8Личман Г.И., Колесникова В.А., Марченко Н.М., Марченко А.Н. Разработка алгоритма оценки точности систем позиционирования ГЛОНАСС/GPS при дифференцированном внесении удобрений // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2017. N2. С. 4-8Визинтер Ю.В., Желтов С.Ю., Бондаренко А.В., Ососков М.В., Моржин А.В. Обработка и анализ изображения в задачах машинного зрения: курс лекций и практических занятий. М.: Физматкнига, 2010. 672 сВизинтер Ю.В., Желтов С.Ю., Бондаренко А.В., Ососков М.В., Моржин А.В. Обработка и анализ изображения в задачах машинного зрения: курс лекций и практических занятий. М.: Физматкнига, 2010. 672 сГонсалес Р., Вудс Р. Цифровая обработка изображений. М.: Техносфера, 2005. 584 сГонсалес Р., Вудс Р. Цифровая обработка изображений. М.: Техносфера, 2005. 584 сNorremar M., Griepentrog H.W., Nielsen J., Sogaard H.T. The development and assessment of the accuracy of an autonomous GPSbased system for intrarow mechanical weed control in row crops. Biosystems engineering. 2008; Vol. 101; 4: 396-410Norremar M., Griepentrog H.W., Nielsen J., Sogaard H.T. The development and assessment of the accuracy of an autonomous GPSbased system for intrarow mechanical weed control in row crops. Biosystems engineering. 2008; Vol. 101; 4: 396-410Марченко Л.А., Пакшвер С.А., Личман Г.И. Оценка эффективности дифференцированного внесения средств химизации методами инвестиционного анализа // Автоматизация и информационное обеспечение производственных процессов в сельском хозяйстве: Сборник докладов XI Международной научно-практической конференции. Ч. 2. М.: ВИМ. 2010. С. 731-738Марченко Л.А., Пакшвер С.А., Личман Г.И. Оценка эффективности дифференцированного внесения средств химизации методами инвестиционного анализа // Автоматизация и информационное обеспечение производственных процессов в сельском хозяйстве: Сборник докладов XI Международной научно-практической конференции. Ч. 2. М.: ВИМ. 2010. С. 731-738

The authors declare that there are no conflicts of interest present.