INNOVATSIOONIVÕRGUSTIK: Maasika õite digitaalne tuvastamine

Arvutinägemine (ingl. k Computer vision) võimaldab mõõta väga erinevaid taimede tunnuseid kiiresti ja paljudel taimedel korraga. Analüüsi täpsus sõltub kasutusaladest ja arvutusvõimsustest. Erinevaid arvutinägemise meetodeid on väga paljudes teaduskatsetes uuritud ja kasutatud taimede tunnuste mõõtmiseks, kuid arvutinägemisel on juba aastaid ka väga praktilisi kasutusviise põllumajanduses. Kõige paremini tuntud näide on drooniga kogutud (multispektraalsete) põllupiltide analüüs, mis aitab varakult avastada toitainetepuudust või taimehaiguste levikut mõnes põllu osas. Samas on enamasti sellisteks analüüsideks vajalik eraldi aparatuur piltide kogumiseks, korralik tehnika ja piltide analüüsimiseks spetsiaalsed programmid.

Projekt Petiole Pro keskendub arvutinägemise kiiretele ja lihtsatele lahendustele, mis võimaldavad nutitelefoni abiga mõõta taimedel erinevaid tunnuseid. Hiljuti välja töötatud lahendus maasikakasvatajatele võimaldab kiiresti loendada õite hulka taimedel. Rakenduse kasutamise ainsaks eelduseks on töötava kaameraga nutitelefon, millega taimi filmida.

Milleks on vaja jälgida maasika õisi?

Viimastel aastatel on arendatud mitmeid rakendusi ära tundma erinevaid õisi ja vilju ning hindama seeläbi saagikust. Sellisel viisil on võimalik hinnata saaki väga mitmetel taimedel, näiteks: õunapuudel, mangol, viinamarjadel või kiividel aga ka tomatil ja isegi suhkrurool ning maisil. Lisaks võimaldavad nutirakendused pildi järgi kiiresti ära tunda ka enamlevinud taimehaigusi.

Potentsiaalse saagi koguse ja valmimisaja hindamine on tootjale väga kasulik info. Õite hulk ja nende paiknemine põllul annab võimaluse hinnata üsna täpselt potentsiaalset saaki ning selle valmimise aega. See teadmine omakorda võimaldab planeerida paremini nii marjakorjajate värbamist kui saagi turustamist. Lisaks võimaldab see tootjal hinnata ka erinevaid sorte oma ettevõttes või erinevaid põllu osi.

Kuidas rakendus töötab?

Kasutajale on nutirakenduse abil õite lugemine tehtud väga lihtsaks. Tuleb vaid vaja salvestada lühike video taimedest (telefoni vertikaalses asendis hoides) ning see rakendusse analüüsimiseks lisada. Rakenduse aluseks on optimeeritud neurovõrk, mis võimaldab kiiresti ja lihtsalt videolt tuvastada õied. Seepärast on võimalik kasutada telefoni kohe ka video analüüsiks ning ei ole vaja võimsat arvutit piltide analüüsiks.

Foto: Petiole Pro

Lihtsustatult võib öelda, et rakendus käsitleb videot kui suurt hulka järjestikuseid kaadreid, mida eraldi analüüsitakse kui pilte. Igas kaadris loetakse kokku nähtud õied ning järgmist kaadrit analüüsides lisatakse ainult uued õied. Kuna iga maasikaõis on teisest pisut erinev ning eeldatakse, et õied järjestikustes kaadrites ei liigu märkimisväärselt, siis võimaldab selline analüüsimeetod jätta meelde, millised õied olid juba eelmises kaadris ja neid mitte topelt lugeda.

Lõpuks annab rakendus videolt kokku loetud õite arvu ning näitab ka igat õit eraldi väikse pildina.

Võimalikud probleemid

Loomulikult ei ole arvutinägemine veel ilmeksimatu ja loetud õite hulk ei ole alati päris täpne. Seda võivad takistada mitmeid erinevad asjaolud:

• Mõnikord jäävad mõned õied vahele või tekib ka valepositiivseid vasteid, kuid siin on tegemist täpsuse ja kiiruse vahelise lõivsuhtega. Kuna rakenduses on rõhutud just kiirusele ja lihtsusele, et oleks võimalik kasutada nutitelefoni otse ka andmete analüüsil, siis mõnikord võib kannatada pildituvastuse kvaliteet.
• Mõned õied võivad osadel kaadritel jääda varju ja siis uuesti ilmuda (näiteks kui lehed tugevalt liiguvad). Rakendus küll jätab individuaalsed õied mõneks ajaks meelde, aga juhul kui õis on veidi pikemat aega varjus ja uuesti kaadrisse ilmub, võib juhtuda, et seda loetakse topelt. Jällegi on tegemist lõivsuhtega – iga individuaalset õit terve analüüsi jooksul “mäletades” muutuks rakendus väga aeglaseks.
• Kui õied on väga tihedalt üksteise kõrval, võib juhtuda, et kõiki õisi eraldi ei suuda rakendus tuvastada.

Kuidas kasutada

Rakendust Petiole Pro saab alla laadida GooglePlay kaudu ning valida kasutamiseks maasikaõite lugemise moodul.

Põhjalikuma informatsiooni saamiseks loe ka pikemat artiklit arvutinägemise kasutamisest maasikakasvatuses (inglise keeles).

Tutvu ka lühikese rakendust tutvustava videoga.