Crop Stress Management using Multi-source Data Fusion

使用多源数据融合进行作物胁迫管理

基本信息

  • 批准号:
    RGPIN-2021-04171
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.11万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2022-01-01 至 2023-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Precision Agriculture (PA) rationalizes farm inputs and mitigates the adverse impact of agricultural practices on the environment while increasing farm productivity and profitability. PA requires accurate detection, classification, quantification and mapping of biotic (weeds, pests) and abiotic (water, nutrient deficiency, chemicals, heat) stresses as the primary piece of information in site-specific stress management. Soil type, water content, surface topography and remote sensing satellite data complement this information for deploying effective stress control. This research program is designed to improve overall decision support systems in PA through application of Computer Vision (CV) and Machine Learning (ML) techniques for site-specific stress management. There are several open challenges with CV and ML-based applications in PA such as (1) the scarcity of publicly available image datasets representing real field conditions for stress management; (2) extremely difficult and tedious preprocessing of such data; (3) methods based on single type (primarily images) data for target problems; (4) unaddressed occlusion and overlap problem; and (5) lack of holistic approach for stress management. The long-term objective of this research program is to apply CV and ML techniques to develop technology solutions for the agriculture sector that are cost-effective, sustainable, environment friendly, and socially acceptable. The short-term objectives, which will address the aforementioned gaps over the next five years are to (1) develop a semi-automated image labelling tool for agricultural applications, (2) create novel field vegetation indices based on multi-source image data for improved temporal monitoring of crop development, (3) identify, classify, quantify, and monitor biotic and abiotic stresses by applying ML techniques on multisource data like high-resolution imagery, soil data, moisture data and weather data (4) develop a decision support system for canola crop management by using ML techniques to detect, quantify and dynamically threshold foliation damage caused by flea beetle. This research program will provide the basis for making informed decisions and will help in economical, environment-friendly, and socially viable agricultural practices. This will have a positive impact on the Canadian economy and world food supply. Four highly qualified personnel will be trained in the areas of ML, CV, and PA. The research program is aligned with the federal innovation agenda on artificial intelligence (Pan-Canadian Artificial Intelligence Strategy) and the strategic research plan of the University of Regina (digital future cluster and ground security initiative).
精准农业(PA)使农业投入合理化,减轻农业实践对环境的不利影响,同时提高农业生产力和盈利能力。PA需要准确地检测、分类、量化和绘制生物(杂草、害虫)和非生物(水、营养缺乏、化学物质、热)压力,作为特定地点压力管理的主要信息。土壤类型、含水量、地表地形和遥感卫星数据补充了这些信息,以便进行有效的应力控制。本研究计划旨在通过应用计算机视觉(CV)和机器学习(ML)技术进行现场特定压力管理,改善PA的整体决策支持系统。在PA中基于CV和ml的应用程序存在几个开放的挑战,例如:(1)缺乏公开可用的图像数据集,这些图像数据集代表了压力管理的真实现场条件;(2)此类数据的预处理极其困难和繁琐;(3)基于单一类型(主要是图像)数据的目标问题求解方法;(4)未解决的遮挡和重叠问题;(5)缺乏整体的压力管理方法。该研究项目的长期目标是应用CV和ML技术为农业部门开发具有成本效益、可持续、环境友好和社会可接受的技术解决方案。未来五年解决上述差距的短期目标是:(1)开发用于农业应用的半自动图像标记工具;(2)基于多源图像数据创建新的田间植被指数,以改善作物发育的时间监测;(3)通过将ML技术应用于高分辨率图像、土壤数据等多源数据,识别、分类、量化和监测生物和非生物胁迫;(4)利用ML技术检测、量化并动态阈值蚤甲虫叶面损害,开发油菜作物管理决策支持系统。这项研究计划将为做出明智的决定提供基础,并将有助于经济、环境友好和社会可行的农业实践。这将对加拿大经济和世界粮食供应产生积极影响。四名高素质人才将在ML, CV和PA领域进行培训。该研究项目与联邦人工智能创新议程(泛加拿大人工智能战略)和里贾纳大学战略研究计划(数字未来集群和地面安全倡议)保持一致。

项目成果

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Bais, Abdul其他文献

Crop and Weed Leaf Area Index Mapping Using Multi-Source Remote and Proximal Sensing
  • DOI:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
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  • 作者:
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    Bais, Abdul
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  • 通讯作者:
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    2021-01-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    Bais, Abdul
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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    Naseer, Noman

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Ground Truth Validation of Crop Growth Cycle Using High Resolution Proximal and Remote Sensing
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    2021
  • 资助金额:
    $ 2.11万
  • 项目类别:
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  • 批准号:
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  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 2.11万
  • 项目类别:
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使用多源数据融合进行作物胁迫管理
  • 批准号:
    RGPIN-2021-04171
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 2.11万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Ground Truth Validation of Crop Growth Cycle Using High Resolution Proximal and Remote Sensing
使用高分辨率近端和遥感对作物生长周期进行地面实况验证
  • 批准号:
    549723-2019
  • 财政年份:
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  • 资助金额:
    $ 2.11万
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Establishment of stress management support based on individualized assessment techniques in punishment sensitivity
基于惩罚敏感性个性化评估技术的压力管理支持的建立
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Digital stress management solution for US College Students
美国大学生数字化压力管理解决方案
  • 批准号:
    10020324
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 2.11万
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    Collaborative R&D
SBIR Phase I: Wearable System for Stress Management via Real Time Stress Tracking and Biofeedback
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  • 批准号:
    2212935
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 2.11万
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    Standard Grant
Physiological response of quinoa to environmental stress: effects of nutritional profile, plant immunity, pest management and soil carbon content
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  • 批准号:
    2743131
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 2.11万
  • 项目类别:
    Studentship
Digital health platform (DHP) to deliver Mindfulness as a Stress Management Intervention Leveraging Electronic (SMILE) health records for racial and ethnic populations during the COVID-19 pandemic
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  • 批准号:
    10365266
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 2.11万
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Digital health platform (DHP) to deliver Mindfulness as a Stress Management Intervention Leveraging Electronic (SMILE) health records for racial and ethnic populations during the COVID-19 pandemic
数字健康平台 (DHP) 在 COVID-19 大流行期间利用电子 (SMILE) 健康记录为种族和族裔人群提供正念作为压力管理干预措施
  • 批准号:
    10649408
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 2.11万
  • 项目类别:
Expanding College Student Mental Health with Stress Management Mobile Technologies
通过压力管理移动技术扩大大学生的心理健康
  • 批准号:
    10389443
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 2.11万
  • 项目类别:
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知道了