Deep convolutional neural networks for estimating maize above-ground biomass using multi-source UAV images: a comparison with traditional machine learning algorithms

多光谱图像 RGB颜色模型 卷积神经网络 计算机科学 人工智能 稳健性(进化) 支持向量机 适应性 多源 精准农业 随机森林 遥感 模式识别(心理学) 算法 数学 农业 统计 生态学 生物 基因 地质学 生物化学
作者
Danyang Yu,Yuanyuan Zha,Zhigang Sun,Jing Li,Xiuliang Jin,Wanxue Zhu,Jiang Bian,Lei Ma,Yijian Zeng,Zhongbo Su
出处
期刊:Precision Agriculture [Springer Nature]
卷期号:24 (1): 92-113 被引量:17
标识
DOI:10.1007/s11119-022-09932-0
摘要

Accurate estimation of above-ground biomass (AGB) plays a significant role in characterizing crop growth status. In precision agriculture area, a widely-used method for measuring AGB is to develop regression relationships between AGB and agronomic traits extracted from multi-source remotely sensed images based on unmanned aerial vehicle (UAV) systems. However, such approach requires expert knowledges and causes the information loss of raw images. The objectives of this study are to (i) determine how multi-source images contribute to AGB estimation in single and whole growth stages; (ii) evaluate the robustness and adaptability of deep convolutional neural networks (DCNN) and other machine learning algorithms regarding AGB estimation. To establish multi-source image datasets, this study collected UAV red-green-blue (RGB), multispectral (MS) images and constructed the raster data for crop surface models (CSMs). Agronomic features were derived from the above-mentioned images and interpreted by the multiple linear regression, random forest, and support vector machine models. Then, a DCNN model was developed via an image-fusion architecture. Results show that the DCNN model provides the best estimation of maize AGB when a single type of image is considered, while the performance of DCNN degrades when sufficient agronomic features are used. Besides, the information of above three image datasets changes with various growth stages. The structure information derived from CSM images are more valuable than spectrum information derived from RGB and MS images in the vegetative stage, but less useful in the reproductive stage. Finally, a data fusion strategy was proposed according to the onboard sensors (or cost).
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
蓝泡泡完成签到 ,获得积分10
1秒前
ironsilica完成签到,获得积分10
1秒前
淳于白凝完成签到,获得积分10
2秒前
快乐完成签到 ,获得积分10
2秒前
一只酸苹果完成签到,获得积分10
3秒前
pphss发布了新的文献求助10
4秒前
蕉鲁诺蕉巴纳完成签到,获得积分10
7秒前
shyの煜完成签到 ,获得积分10
7秒前
Zhmx完成签到 ,获得积分20
8秒前
祭途完成签到,获得积分10
9秒前
等待小刺猬完成签到,获得积分10
9秒前
9239完成签到 ,获得积分10
11秒前
zhong完成签到,获得积分10
13秒前
14秒前
pphss完成签到,获得积分10
15秒前
愉快的白桃完成签到,获得积分10
16秒前
ch3oh完成签到,获得积分10
16秒前
16秒前
氟兊锝钼完成签到 ,获得积分10
16秒前
tg2024完成签到 ,获得积分10
19秒前
19秒前
不可靠月亮完成签到,获得积分10
20秒前
悦悦完成签到,获得积分10
22秒前
Wu完成签到 ,获得积分10
24秒前
不安的橘子完成签到 ,获得积分10
26秒前
皓轩完成签到 ,获得积分10
29秒前
30秒前
酷波er应助科研通管家采纳,获得10
31秒前
大个应助科研通管家采纳,获得10
31秒前
bkagyin应助科研通管家采纳,获得10
31秒前
威威完成签到,获得积分10
33秒前
诸葛烤鸭完成签到,获得积分10
36秒前
Jio完成签到,获得积分10
36秒前
大弟发布了新的文献求助10
37秒前
大呲花完成签到,获得积分10
41秒前
古炮驳回了Owen应助
44秒前
qiao完成签到 ,获得积分10
44秒前
体贴的小翠完成签到,获得积分10
46秒前
yinxx完成签到,获得积分10
46秒前
时尚雨兰完成签到,获得积分10
47秒前
高分求助中
Evolution 10000
Distribution Dependent Stochastic Differential Equations 500
A new species of Coccus (Homoptera: Coccoidea) from Malawi 500
A new species of Velataspis (Hemiptera Coccoidea Diaspididae) from tea in Assam 500
PraxisRatgeber: Mantiden: Faszinierende Lauerjäger 500
Die Gottesanbeterin: Mantis religiosa: 656 400
Mantiden: Faszinierende Lauerjäger Faszinierende Lauerjäger 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3158663
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2809835
关于积分的说明 7883830
捐赠科研通 2468539
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1314355
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 630601
版权声明 601995