Новое приложение для смартфона предсказывает урожай винограда раньше и точнее

Инженеры и специалисты по растениеводству из Корнеллского университета разработали недорогую систему, которая позволяет виноградарям прогнозировать урожайность гораздо раньше в сезоне и точнее, чем дорогостоящие традиционные методы.

Новый метод позволяет виноградарю с помощью смартфона записывать видео лоз во время движения на тракторе или прогулки по винограднику ночью. Затем видео загружается на сервер для обработки данных. Система использует компьютерное зрение для повышения надежности оценок урожайности.

Традиционные методы подсчета количества гроздей часто выполняются вручную: работники подсчитывают грозди на части лоз, а затем экстраполируют данные на весь виноградник. Этот подход трудоемок, дорог и неточен — средняя погрешность подсчета гроздей может достигать 24% от фактического урожая. Новый метод сокращает эту максимальную среднюю погрешность почти вдвое.

«Это может стать настоящим прорывом для небольших и средних ферм на Северо-Востоке», — говорит Кирстин Петерсен, доцент кафедры электротехники и вычислительной техники.

Петерсен — соавтор статьи «Low-Cost, Computer Vision-Based, Prebloom Cluster Count Prediction in Vineyards», опубликованной в журнале Frontiers in Agronomy. Первым автором является аспирант Джонатан Харамильо; соавтором — Жюстин Ванден Хёвел, профессор Школы интегративных наук о растениях.

Точность ручного подсчета сильно зависит от человека. В эксперименте на четырех лозах с 320 гроздями ручной подсчет дал результаты от 237 до 309. Обычно подсчитывается среднее количество гроздей на ряд, которое затем умножается на общее число рядов. Ошибка в подсчете гроздей при умножении приводит к значительной погрешности прогноза.

«Мы показали, что для достижения того же уровня уверенности в прогнозе, что и с нашей технологией, фермеру пришлось бы вручную подсчитать 70% виноградника, а этого никто не делает», — отмечает Петерсен.

Существуют высокоточные роботизированные системы подсчета, но они стоят от 12 000 долларов и недоступны малым и средним хозяйствам. Еще один их недостаток — они подсчитывают грозди ближе к созреванию, в сентябре или октябре. Новый метод позволяет считать грозди уже в мае-июне.

«Хорошие прогнозы в начале сезона дают фермерам больше времени для принятия мер», — говорит Харамильо. Это позволяет заранее нанять рабочих, найти покупателей или подготовить нужное количество оборудования для производства вина. «Отсутствие такой подготовки в последний момент может создать проблемы и снизить прибыль», — добавляет он.

Теперь неквалифицированный работник может просто проехать на тракторе вдоль рядов, установив смартфон на стабилизатор. Детали публичного релиза еще прорабатываются, но этим летом исследователи проведут полевые испытания приложения. Они намерены сделать его с открытым исходным кодом, а машинное обучение будет настроено так, что пользователям достаточно будет загрузить видео на сервер для обработки данных.