Development and Evaluation of a Real Time Site-Specific Inter-Row Weed Management System

Document Type: Full Article

Authors

College of Agriculture, Shiraz University

Abstract

ABSTRACT- A real-time, site-specific, machine-vision based, inter-row patch herbicide application system was developed and evaluated. The image resolution was 640 × 480 pixels covering a total area of 350 mm x 240 mm of a field composed of four quadrants of 350 mm x 60 mm each. The image frames were processed by LabView® and MatLab®. The developed algorithm, based on weed coverage ratio and segmentation method for separating soil from plants, was chosen to be 2G-R-B. The unit was lab-tested to evaluate the accuracy of the sprayer at three travel speeds of 2, 4 and 6 km h-1. The effect of travel speed on spraying delay was not significant when using LabView®, while it was significant when MatLab® was used for image processing. A binary analysis algorithm showed that misclassification rates for plant (MCRP) and soil (MCRS) were (2.4±1.3)% [mean±SD] and (2.8±0.7)%, respectively and correct classification rates for plants (CCRp) and soil (CCRs) were (96 ±1.1)% and (93.8±1.3)%, respectively. During the field test, three herbicide application treatments consisting of target patch spraying, conventional (uniform) spraying and no spraying (control) were compared at three levels of weed coverage (low, medium and high). In the patch spraying treatment, a spray mixture of 2-4-D (0.35%) was sprayed only over the weed patches, while the conventional treatment plots received uniform and continuous applications of the same mixture. The result showed that the herbicide used in each patch spraying plot was proportional to the weed coverage level. On average, the target application resulted in 75% less herbicide consumption compared to the conventional application, while the patch spraying application was as effective as the conventional application for the eradication of weeds.

Keywords


Article Title [Persian]

ساخت و ارزیابی یک سامانه مدیریت خاص مکانی و بلادرنگ علف های هرز بین ردیف های کشت

Authors [Persian]

  • علی محمد شیرزادی فر
  • محمد لغوی
  • محمد حسین رئوفت
دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز
Abstract [Persian]

چکیده- یک سامانه خاص مکانی سمپاشی موضعی بین ردیفی و بلادرنگ بر مبانی ماشین بینایی ساخته و ارزیابی گردید. وضوح هر تصویر 480×640 پیکسل بود و سطحی از کشتزار به ابعاد 240×350 میلی متر متشکل از چهار بخش 60×350 میلی متری را پوشش می داد. تصاویر گرفته شده توسط دو نرم افزار LabView و MatLab پردازش گردید. از الگوریتم 2G-R-B  برای محاسبه نسبت پوشش علف هرز و جدا سازی گیاه از زمینه خاک استفاده شد. دقت سمپاشی در سه سرعت پیشروی 2، 4 و 6 کیلو متر در ساعت در آزمون آزمایشگاهی ارزیابی گردید. تاثیر سرعت پیشروی بر تاخیر در پاشش بهنگام استفاده از نرم افزار MatLab  معنی دار ولی با استفاده از LabView  معنی دار نبود. الگوریتم تحلیل دوتایی نشان داد که نرخ طبقه بندی نادرست گیاه و خاک به ترتیب (3/1± 4/2) %  و          (101 ± 8/2) %  و نرخ طبقه بندی درست گیاه و خاک به ترتیب  (1/1 ± 96) %  و  (3/1 ± 8/93) %  است. اجرای آزمون مزرعه ای تیمارهای پخش علف کش شامل پاشش موضعی هدفمند،  متداول (یکنواخت) و بدون پاشش (کنترل) در سه سطح پوشش علف هرز (کم،  متوسط و  زیاد) مورد مقایسه قرار گرفت. در تیمار پاشش موضعی محلول 2-4-D  با غظلت 35/. درصد فقط بر روی علف های هرز انجام شد، در حالی که در کرت های تیمار متداول،  پاشش همان علف کش بطور یکنواخت و پیوسته انجام شد. نتایج نشان داد که میزان علف کش مصرفی در کرت های پاشش موضعی متناسب با سطح پوشش علف هرز است و بطور متوسط موجب صرفه جویی 75 درصدی علف کش میگردد و این در حالی است که تاثیر اعمال علف کش بصورت موضعی  در از بین بردن علف های هرز به همان اندازه پاشش یکنواخت می باشد .

Keywords [Persian]

  • واژه های کلیدی: کنترل علف هرز
  • سمپاشی موضعی
  • کاربرد علف کش
  • ماشین بینایی
  • کاربرد با نرخ متغیر