Estimating Grass Sward Quality and Quantity Parameters Using Drone Remote Sensing with Deep Neural Networks
Julkaisuvuosi
2022
Tekijät
Karila, Kirsi; Alves Oliveira, Raquel; Ek, Johannes; Kaivosoja, Jere; Koivumäki, Niko; Korhonen, Panu; Niemeläinen, Oiva; Nyholm, Laura; Näsi, Roope; Pölönen, Ilkka; Honkavaara, Eija
Tiivistelmä
The objective of this study is to investigate the potential of novel neural network architectures for measuring the quality and quantity parameters of silage grass swards, using drone RGB and hyperspectral images (HSI), and compare the results with the random forest (RF) method and handcrafted features. The parameters included fresh and dry biomass (FY, DMY), the digestibility of organic matter in dry matter (D-value), neutral detergent fiber (NDF), indigestible neutral detergent fiber (iNDF), water-soluble carbohydrates (WSC), nitrogen concentration (Ncont) and nitrogen uptake (NU); datasets from spring and summer growth were used. Deep pre-trained neural network architectures, the VGG16 and the Vision Transformer (ViT), and simple 2D and 3D convolutional neural networks (CNN) were studied. In most cases, the neural networks outperformed RF. The normalized root-mean-square errors (NRMSE) of the best models were for FY 19% (2104 kg/ha), DMY 21% (512 kg DM/ha), D-value 1.2% (8.6 g/kg DM), iNDF 12% (5.1 g/kg DM), NDF 1.1% (6.2 g/kg DM), WSC 10% (10.5 g/kg DM), Ncont 9% (2 g N/kg DM), and NU 22% (11.9 N kg/ha) using independent test dataset. The RGB data provided good results, particularly for the FY, DMY, WSC and NU. The HSI datasets provided advantages for some parameters. The ViT and VGG provided the best results with the RGB data, whereas the simple 3D-CNN was the most consistent with the HSI data.
Näytä enemmänOrganisaatiot ja tekijät
Aalto-yliopisto
Ek Johannes
Julkaisutyyppi
Julkaisumuoto
Artikkeli
Emojulkaisun tyyppi
Lehti
Artikkelin tyyppi
Alkuperäisartikkeli
Yleisö
TieteellinenVertaisarvioitu
VertaisarvioituOKM:n julkaisutyyppiluokitus
A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessäJulkaisukanavan tiedot
Lehti
Kustantaja
Volyymi
14
Numero
11
Artikkelinumero
2692
ISSN
Julkaisufoorumi
Julkaisufoorumitaso
1
Avoin saatavuus
Avoin saatavuus kustantajan palvelussa
Kyllä
Julkaisukanavan avoin saatavuus
Kokonaan avoin julkaisukanava
Rinnakkaistallennettu
Kyllä
Muut tiedot
Tieteenalat
Tietojenkäsittely ja informaatiotieteet; Fysiikka; Sähkö-, automaatio- ja tietoliikennetekniikka, elektroniikka; Muu tekniikka; Geotieteet; Maataloustiede
Avainsanat
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Kustantajan kansainvälisyys
Kansainvälinen
Kieli
englanti
Kansainvälinen yhteisjulkaisu
Ei
Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa
Kyllä
DOI
10.3390/rs14112692
Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen
Kyllä