Estudio comparativo de cámaras de bajo coste para su implementación en un nodo de visión para la monitorización de cultivos hortícolas

• José Manuel González Esquiva ^[2] ; Antonio Ruíz-Canalez ^[3] ; José Miguel Molina-Martínez ^[2] ; Ginés García-Mateos ^[1]
  1. [1] Universidad de Murcia

     Universidad de Murcia

     Murcia, España

     
  2. [2] Grupo de Investigación de Ingeniería Agromótica y del Mar
  3. [3] Universidad Miguel Hernández

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• Localización: IX Congresso Ibérico de Agroengenharia: Livro de Atas / coord. por José Carlos Barbosa, António Castro Ribeiro, 2018, ISBN 978-972-745-247-7, págs. 1203-1207
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Comparative study of low cost cameras for their implementation in a vision node for monitoring horticultural crops
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• Resumen
  • español

    Con el desarrollo de la agricultura de precisión, se precisan nuevas técnicas para la determinación óptima delas necesidades de riego y estado de los cultivos, siendo una de estas técnicas la utilización de nodos de visión,que requieren la captura de imágenes para su posterior procesamiento como queda demostrado en diversosestudios, aunque su realización ha requerido la toma de imágenes de manera manual o con cámaras de altocoste, que imposibilitan su instalación permanente. El objetivo de este artículo es realizar un estudiocomparativo para la incorporación de cámaras de foto de bajo coste en lugar de las cámaras estándar paranodos de visión que automaticen todo el proceso, teniendo en cuenta diferentes condiciones ambientales. Enel artículo hemos estudiado la evolución de crecimiento de un cultivo hortícola, tomando las imágenes condiversas cámaras de bajo coste conectadas ya sea por bus serie o paralelo al popular Arduino que gestionará suenvío por GPRS a un servidor WEB, donde se procesarán las imágenes para la determinación de la relación dela cobertura vegetal por segmentación en varios modelos de color. A continuación se enumerarán las diversasventajas e inconvenientes de la utilización de las diferentes cámaras, teniendo en cuenta la luminosidadambiental en diferentes resoluciones para determinar la configuración más óptima. También se tendrá encuenta la posición de la cámara para aquellas situaciones en que la colocación de la cámara en posición cenitalno es posible, estudiándose la captura de las imágenes dependiendo del ángulo y su distancia, la posibilidad deutilizar el zoom o un enfoque manual que mejore las prestaciones de las imágenes capturadas. Con los datosobtenidos se estudiarán los requisitos con diferentes buses y protocolos de comunicación detallando su tiempode procesamiento, requerimientos de memoria y necesidades de ancho de banda de comunicación, así comosu posible implementación en sistemas inalámbricos que posibiliten la utilización de drones.

  • English

    With the development of precision agriculture, new techniques are needed for the optimal determination of irrigation needs and crop status, being one of these techniques the use of vision nodes that allow the capture of images for later processing. Many previous studies have shown the benefits of using images in agriculture, although capture is usually performed in manual way or with high cost cameras, which makes it unfeasible to do a permanent installation. The objective of this article is to carry out a comparative study of the use of low cost cameras, instead of the standard cameras, for vision nodes in horticultural crops that automate the entire process, considering different environmental conditions. The evolution of a crop growth is analyzed using the images obtained with different low cost cameras. These cameras are connected to an Arduino board either by serial or parallel bus, that manages its sending by GPRS to a web server, where the images are processed for the determination of the percentage of vegetation cover by segmentation with several color models. Then, the main advantages and disadvantages of using the different cameras studied are indicated, taking into account the ambient luminosity in various resolutions to determine the optimal configuration. The position of the camera is also considered, for those situations where the placement of the camera in a zenith position is not possible, analyzing the capture of images depending on the angle and distance, the possibility of using the zoom or a manual focus that improves the quality of the captured images. With the data obtained, the requirements of different buses and communication protocols are extracted, detailing their processing time, memory and communication bandwidth requirements, as well as its possible implementation in wireless systems that allow the use of drones.