Китайские исследователи разработали систему искусственного интеллекта, которая позволяет роботам с высокой точностью отличать сорняки от культурных растений на плантациях лекарственных трав. Технологию испытали в провинции Аньхой на полях, где выращивают пион молочноцветковый – востребованный компонент традиционной китайской медицины.
Проблема прополки таких плантаций стоит остро. Взрослые пионы образуют густой и спутанный покров, в котором сложно различить сорняки. Ручной труд неэффективен и дорог из-за нехватки рабочих, а применять гербициды для лекарственных трав нельзя из-за строгих требований к чистоте сырья. Другие методы, вроде лазерной прополки, либо слишком энергозатратны, либо требуют ровных рядов, которых на пионовых полях нет.
Решение заключается в новом подходе к машинному зрению. Большинство существующих агророботов используют обычные цветные камеры, но их точность резко падает в условиях плотной растительности и меняющегося освещения. Новая система, получившая название FW-DETR, дополнительно использует данные с камеры глубины – недорогого 3D-сканера, которым уже оснащаются многие роботы для навигации. Алгоритм анализирует не только цвет и текстуру растений, но и их высоту и пространственную форму, что позволяет надежно идентифицировать сорняки.
Разработчики называют свой подход многоуровневой обработкой данных. Система не просто смешивает информацию с цветной и глубинной камер, а использует 3D-данные как вспомогательный инструмент, который уточняет и корректирует основное изображение. Это помогает алгоритму четко определять границы между растениями даже в густых зарослях, что критически важно для точечного удаления сорняков.
Для обучения и проверки системы ученые создали новый эталонный набор данных PLPW2024. Он включает более полутора тысяч парных снимков – цветное изображение и карта глубины – сделанных на реальной плантации в городе Бочжоу. Полевые испытания с прототипом робота подтвердили, что система эффективно работает в реальных условиях, где алгоритмы, полагающиеся только на цвет, не справляются.
Новая технология может решить проблему прополки не только для производителей пионов, но и для других хозяйств, выращивающих густорастущие культуры без применения химикатов. Спрос на лекарственные травы в Китае растет, а сорняки не только конкурируют с ними за ресурсы, но и служат переносчиками болезней и вредителей. Разработка также показывает, как стандартное оборудование можно использовать для более сложных задач, чем просто навигация.