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 精准农业 随机森林 遥感 模式识别(心理学) 算法 农业 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,Li Ma,Yijian Zeng,Zhongbo Su
出处
期刊:Precision Agriculture [Springer Science+Business Media]
卷期号:24 (1): 92-113 被引量:66
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
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
lxy完成签到,获得积分10
刚刚
MUZI发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
3秒前
百事可乐乐完成签到,获得积分10
3秒前
微笑的念梦完成签到,获得积分10
4秒前
月见清和完成签到 ,获得积分10
4秒前
竹沐鱼发布了新的文献求助10
5秒前
lin发布了新的文献求助10
5秒前
研友_VZG7GZ的应助被好运莲莲采纳,获得10
5秒前
shen发布了新的文献求助10
6秒前
pxr完成签到,获得积分20
6秒前
嘟嘟嘟完成签到 ,获得积分10
7秒前
昭昭完成签到,获得积分10
7秒前
zly完成签到,获得积分10
7秒前
ivar完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
在水一方的应助被微笑的念梦采纳,获得10
8秒前
fantasy的应助被www2采纳,获得10
8秒前
8秒前
Aintzane发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
Lny的应助被嗯嗯嗯嗯采纳,获得10
10秒前
PP的应助被嗯嗯嗯嗯采纳,获得10
10秒前
PP的应助被嗯嗯嗯嗯采纳,获得10
10秒前
传奇3的应助被嗯嗯嗯嗯采纳,获得10
10秒前
科研通AI6.4的应助被嗯嗯嗯嗯采纳,获得10
11秒前
竹沐鱼完成签到,获得积分10
11秒前
康康XY发布了新的文献求助10
11秒前
lzp完成签到,获得积分10
11秒前
小蘑菇的应助被嗯嗯嗯嗯采纳,获得30
11秒前
SciGPT的应助被嗯嗯嗯嗯采纳,获得10
11秒前
11秒前
上官若男的应助被嗯嗯嗯嗯采纳,获得10
11秒前
华仔的应助被嗯嗯嗯嗯采纳,获得10
12秒前
ding的应助被嗯嗯嗯嗯采纳,获得30
12秒前
andy0113完成签到 ,获得积分10
12秒前
廿一雨完成签到,获得积分10
12秒前
aaaa的应助被Luping采纳,获得20
13秒前
成长的点滴完成签到,获得积分10
13秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
拉伸高分子熔体中缠结行为的模拟和小角中子散射研究 1080
Encyclopedia of Modern Artificial Intelligence 1000
Особенности технологий и методов информационно-психологических войн СССР с Великобританией и США в период 1939-1953 гг 1000
Das Matthäusevangelium: Kapitel 1:1–17 1000
Analyses de reconnaissances de dettes passées devant les échevins d'Ypres (1249-1291) 600
Cellulose and Cellulose Derivatives: Synthesis, Modification and Applications 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8143717
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9543062
关于积分的说明 21655544
捐赠科研通 7729236
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3422144
关于科研通互助平台的介绍 2547439
邀请新用户注册赠送积分活动 2464956