undefined

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 enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Luonnonvarakeskus

Niemeläinen Oiva

Kaivosoja Jere Orcid -palvelun logo

Korhonen Panu Orcid -palvelun logo

Maanmittauslaitos

Honkavaara Eija

Karila Kirsi

Koivumäki Niko

Alves Oliveira Raquel

Näsi Roope

Aalto-yliopisto

Ek Johannes

Jyväskylän yliopisto

Pölönen Ilkka Orcid -palvelun logo

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Kustantaja

MDPI AG

Volyymi

14

Numero

11

Artikkelinumero

2692

Julkaisu­foorumi

71359

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