Индийский институт представляет модель для обнаружения фитофтороза на посевах картофеля по фотографии его листьев

Ученые из Индийского технологического института (ИИТ) Манди разработали вычислительную модель для автоматизированного обнаружения болезней посевов картофеля с использованием фотографий его листьев.

В исследовании, проведенном доктором Срикантом Сринивасаном, доцентом школы вычислительной техники и электротехники, IIT Mandi, в сотрудничестве с Центральным научно-исследовательским институтом картофеля, Шимла, используются методы искусственного интеллекта (ИИ) для выделения пораженных частей листа.

Финансируется Департаментом биотехнологии, Govt. Индии, результаты этого исследования были недавно опубликованы в журнале Plant Phenomics, в статье, написанной в соавторстве с доктором Срикантом Сринивасаном и доктором Шьямом К. Масакапалли вместе с учеными-исследователями, мистером Джо Джонсоном и миссис Дж. Гитанджали Шарма из ИИТ Манди и д-р Виджай Кумар Дуа, д-р Санджив Шарма и д-р Джагдев Шарма из Центрального научно-исследовательского института картофеля, Шимла.

Картофель в мировой истории был причиной мирового голода середины девятнадцатого века, унесшего жизни более миллиона человек в Ирландии и похоронившего ирландский язык. Причина? Картофельная гниль.

Фитофтороз - распространенное заболевание картофеля, которое начинается с неровных светло-зеленых поражений около кончика и краев листа, а затем распространяется на большие коричневые или пурпурно-черные некротические пятна, которые в конечном итоге приводят к гниению растения. Если оставить его незамеченным и неконтролируемым, фитофтороз может уничтожить весь урожай в течение недели при благоприятных условиях.

Д-р Срикант Сринивасан:

«В Индии, как и в большинстве развивающихся стран, обнаружение и идентификация фитофтороза выполняется вручную обученным персоналом, который осматривает поля и визуально проверяет листву картофеля».

Этот процесс, как и ожидалось, утомителен и часто непрактичен, особенно для отдаленных районов, поскольку требует опыта специалиста по садоводству, который может быть физически недоступен.

Джо Джонсон, научный сотрудник ИИТ Манди:

«Автоматическое обнаружение заболеваний может помочь в этом отношении, и, учитывая широкое распространение мобильных телефонов по всей стране, смартфон может быть полезным инструментом в этом отношении».

Усовершенствованные HD-камеры, лучшая вычислительная мощность и возможности связи, предлагаемые смартфонами, предлагают многообещающую платформу для автоматического обнаружения болезней сельскохозяйственных культур, которая может сэкономить время и помочь своевременно. управление болезней, в случае вспышек.

Вычислительный инструмент, разработанный учеными IIT Mandi, позволяет обнаруживать фитофтороз на изображениях листьев картофеля. Модель построена с использованием инструмента искусственного интеллекта, называемого архитектурой сверточной нейронной сети на основе областей маски, и может точно выделить пораженные части листа на сложном фоне из растений и почвы.

Для разработки надежной модели были собраны данные о здоровых и больных листьях с полей в Пенджабе, США и Химачал-Прадеше. Было важно, чтобы разработанная модель была доступна для всей страны.

Д-р Срикант Сринивасан:

«Анализ эффективности обнаружения показывает, что общая точность изображений листьев в полевых условиях составляет 98%».

Несмотря на то, что картофель не является основным продуктом питания в большинстве регионов мира, это товарная культура, и ее неэффективность может иметь катастрофические последствия, особенно для фермеров с маргинальными землевладениями. Таким образом, раннее обнаружение фитофтороза важно для предотвращения финансовой катастрофы для фермера и экономики страны.

После этого успеха команда уменьшила размер модели до нескольких десятков мегабайт, чтобы ее можно было разместить на смартфоне в качестве приложения. При этом, когда фермер сфотографирует лист, который выглядит нездоровым, приложение в режиме реального времени подтвердит, заражен лист или нет.

Обладая этим своевременным знанием, фермер будет точно знать, когда опрыскивать поле, экономя свою продукцию и минимизируя расходы, связанные с ненужным использованием фунгицидов.

Д-р Срикант Сринивасан:

«Модель уточняется по мере охвата большего числа штатов»

Доктор Сринивасан подчеркнул, что он будет развернут как часть приложения FarmerZone, которое будет бесплатно доступно фермерам, выращивающим картофель.