7、精准农业中的杂草检测：无人机与航空机器人的应用

精准农业中的杂草检测：无人机与航空机器人的应用

1. 杂草检测的重要性

在精准农业领域，杂草检测是一项具有高度优先级的问题。有效的杂草检测有助于避免杂草的扩散，保障农作物的生长环境，进而提高农业生产的效率和质量。

2. 监测方法对比

为了找到最佳的杂草监测方法，对一些常见的监测途径进行了对比，包括无人地面车辆（UGV）、无线传感器网络（WSN）和卫星。经过综合评估，发现航空机器人是最优选择。其优势在于：
- 能够避免杂草的扩散，通过空中监测及时发现杂草生长区域并采取措施。
- 可以确保大面积的覆盖，高效地对农田进行全面监测。
- 支持实时数据分析，快速反馈杂草分布情况，为决策提供依据。

3. 无人机的优势及相机技术比较

无人机作为航空机器人的重要组成部分，具有诸多优势。在图像采集方面，可以搭载不同类型的视频相机。常见的相机技术有多光谱相机和RGB相机。
- 多光谱相机在数据收集方面具有更重要的特征，能够获取更丰富的光谱信息。然而，其应用成本较高。
- RGB相机配备全卷积神经网络（FCNN）可以很好地解决图像分割任务，在成本和性能之间取得了较好的平衡。

4. 模型评估

在Nvidia Jetson Nano上对多种模型进行了评估，具体结果如下表所示：
| Model | FPS | ROC AUC | Area covered, ha (×10⁶) | Power, W |
| — | — | — | — | — |
| U - Net (W = 64, D = 5) | 0.024 | 0.968 | 13.