Sistema de estimación de producción de cultivo de mora empleando visión artificial y machine learning

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Date

2025-02

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Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial. Carrera de Telecomunicaciones

Abstract

Blackberry cultivation is a significant sector of the national economy due to its high demand at both local and international levels. However, growers face considerable challenges in attempting to accurately predict production. Conventional methods, which rely heavily on manual procedures, are often inaccurate and prone to human error, potentially compromising planning and resulting in economic losses. The system developed in this research is composed of four fundamental stages: acquisition, processing, training, and analysis. For data collection, a DJI Mini 2 unmanned aerial vehicle (UAV) was utilized, capable of capturing real-time images of the crops. During processing, these images were analyzed using computer vision techniques, employing tools such as OpenCV and the YOLOv8m detection model. The model was trained with a specific dataset that included photographs of blackberries at different stages of maturity: green, red, and purple. To project potential losses due to factors such as pests, adverse weather, and drought, a Monte Carlo-based simulation was integrated. The results were presented in a graphical interface designed to facilitate visualization and analysis, assisting growers in optimizing their decision-making. The system exhibited 80.55% reliability in blackberry identification and counting, with data captured directly in the field. Furthermore, the simulations yielded a comprehensive evaluation of potential adverse scenarios, enabling more precise and realistic estimates.

Description

El cultivo de mora es uno de los sectores importantes de la economía nacional debido a su alta demanda tanto a nivel local como internacional. Sin embargo, los agricultores enfrentan desafíos importantes al intentar predecir la producción con exactitud. Los métodos convencionales, que dependen en gran medida de procedimientos manuales, suelen ser imprecisos y propensos a errores humanos, lo que puede comprometer la planificación y generar pérdidas económicas. EL sistema desarrollado en esta investigación se compone de cuatro etapas fundamentales: adquisición, procesamiento, entrenamiento y análisis. Para la recolección de datos, se utilizó un vehículo aéreo no tripulado (VANT) DJI Mini 2, capaz de capturar imágenes en tiempo real de los cultivos. Durante el procesamiento, dichas imágenes fueron analizadas mediante técnicas de visión por computadora, empleando herramientas como OpenCV y el modelo de detección YOLOv8m. El modelo fue entrenado con un conjunto de datos específico que incluía fotografías de moras en distintas etapas de madurez: verde, roja y morada. Además, se integró una simulación basada en Montecarlo para proyectar posibles pérdidas ocasionadas por factores como plagas, condiciones climáticas adversas y sequías. Los resultados se presentaron en una interfaz gráfica diseñada para facilitar la visualización y el análisis, ayudando a los productores a optimizar su toma de decisiones. El sistema demostró una confiabilidad del 80,55% en la identificación y conteo de moras, con datos capturados directamente en campo. Asimismo, las simulaciones ofrecieron una evaluación detallada de posibles escenarios adversos, permitiendo estimaciones más completas y ajustadas a la realidad.

Keywords

ESTIMACIÓN DE PRODUCCIÓN, VEHÍCULO AÉREO NO TRIPULADO, VANT, MODELO YOLOV8M, AGRICULTURA DE PRECISIÓN

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