Kết quả nghiên cứu: - Đã đề xuất một mô hình nơ-ron tích chập đa phân giải với kết nối dày cho phân vùng ảnh cây trồng và cỏ dại; - Đã xây dựng hệ thống có chức năng phát hiện cây trồng
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG QUỸ PHÁT TRIỂN KH&CN BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHÁT HIỆN, PHÂN LOẠI VÀ ĐỊNH VỊ ĐỐI TƯỢNG DỰA TRÊN KỸ THUẬT HỌC SÂU ỨNG DỤNG TRONG NƠNG NGHIỆP CHÍNH XÁC Mã số: B2020-ĐN02-79 Chủ nhiệm đề tài: TS Phan Trần Đăng Khoa Đà Nẵng, 12/2023 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG QUỸ PHÁT TRIỂN KH&CN BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHÁT HIỆN, PHÂN LOẠI VÀ ĐỊNH VỊ ĐỐI TƯỢNG DỰA TRÊN KỸ THUẬT HỌC SÂU ỨNG DỤNG TRONG NƠNG NGHIỆP CHÍNH XÁC Mã số: B2020-ĐN02-79 Xác nhận tổ chức chủ trì Chủ nhiệm đề tài (ký, họ tên) (ký, họ tên) TS Phan Trần Đăng Khoa Đà Nẵng, 12/2023 DANH SÁCH CÁC THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU VÀ ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH Danh sách thành viên tham gia nghiên cứu TT Họ tên TS Phan Trần Đăng Khoa ThS Vũ Vân Thanh TS Trần Thị Minh Hạnh ThS Trần Văn Líc ThS Thái Văn Tiến KS Lê Hồng Nam CN Nguyễn Thị Trang Đài Đơn vị công tác lĩnh vực chuyên môn Khoa Điện tử - Viễn thông, ĐHBK - ĐHĐN Khoa Điện tử - Viễn thông, ĐHBK - ĐHĐN Khoa Điện tử - Viễn thông, ĐHBK - ĐHĐN Khoa Điện tử - Viễn thông, ĐHBK - ĐHĐN Khoa Điện tử - Viễn thông, ĐHBK - ĐHĐN Khoa Điện tử - Viễn thông, ĐHBK - ĐHĐN Nội dung nghiên cứu cụ thể giao Chủ nhiệm Thành viên Thành viên Thành viên Thành viên Thành viên Đại học Đà Nẵng Thư ký khoa học Nội dung phối hợp Họ tên người Đơn vị phối hợp Tên đơn vị nước Khoa Điện tử - Viễn thông, Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng nghiên cứu Phối hợp nghiên cứu thuật toán đại diện đơn vị TS Ngơ Minh Trí MỤC LỤC MỞ ĐẦU 13 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 18 1.1 Phép tích chập trống 18 1.2 Đặc trưng đa phân giải 19 1.3 Kết nối dày 22 1.4 YOLO 22 1.5 Kết luận chương 23 CHƯƠNG MƠ HÌNH NƠ-RON TÍCH CHẬP ĐA PHÂN GIẢI VỚI KẾT NỐI DÀY CHO PHÂN VÙNG ẢNH CÂY TRỒNG VÀ CỎ DẠI 24 2.1 Cơ sở liệu tiền xử lý 24 2.2 Mơ hình nơ-ron tích chập đa phân giải với kết nối dày cho phân vùng ảnh trồng cỏ dại 26 2.2.1 Mô hình tổng quan 26 2.2.2 Encoder 27 2.2.3 Decoder 29 2.2.4 Hàm mát 29 2.3 Kết luận chương 31 CHƯƠNG HỆ THỐNG PHÁT HIỆN ĐỐI TƯỢNG ỨNG DỤNG TRONG CHĂM SÓC CÂY TRỒNG VÀ DIỆT CỎ DẠI 32 3.1 Hệ thống đề xuất 32 3.2 Thiết kế phần cứng phần mềm hệ thống 33 3.2.1 Khối trạm cảm biến 33 3.2.2 Khối phát cây, cỏ 35 3.2.3 Khối robot canh tác 35 3.2.4 Thiết kế khối giám sát điều khiển từ xa 37 3.3 Kết luận chương 38 CHƯƠNG KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 39 4.1 Mơ hình nơ-ron tích chập đa phân giải với kết nối dày cho phân vùng ảnh trồng cỏ dại 39 4.1.1 Chi tiết thực thi 39 4.1.2 Nghiên cứu cắt bỏ mơ hình đề xuất 40 4.1.3 Nghiên cứu so sánh 45 4.2 Hệ thống phát đối tượng ứng dụng chăm sóc trồng diệt cỏ dại 48 4.2.1 Khối trạm cảm biến 48 4.2.2 Khối robot canh tác 49 4.2.3 Khối phát cỏ 50 4.2.4 Khối giám sát điều khiển từ xa 53 4.3 Kết luận chương 55 KẾT LUẬN 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 PHỤ LỤC 64 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Phân bố lớp sở liệu Bảng 4.1 Độ phức tạp, Accuracy IoU mơ hình tập kiểm tra sở liệu Peanut DL-R DL-X ký hiệu cho mơ hình DeepLabv3+ sử dụng ResNet-101 Xception DL-R-D DL-X-D tương ứng mơ hình DL-R DL-X với khối ASPP thay khối DMSAP DMSCN-A dùng để ký hiệu cho mơ hình DMSCN với khối DMSAP thay khối ASPP Bảng 4.2 Kết mIoU mơ hình tập kiểm tra sở liệu BoniRob, Rice, Carrot Bảng 4.3 Kết AP tập kiểm tra DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT TT Từ viết tắt Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt CNN Convolutional Neural Network Mạng nơ-ron tích chập ASPP Atrous Spatial Pyramid Khối gộp dạng kim tự tháp sử Pooling dụng phép tích chập trống DMSAP Dense Multi-scale Spatial Atrous Pooling Khối gộp đa phân giải với kết nối dày sử dụng phép tích chập trống Mạng nơ-ron tích chập với kết DCN Dense Convolutional Network IoRT Internet of Robotic Things - AI Artificial Intelligence Trí tuệ nhân tạo FCN Fully Convolutional Network Mạng nơ-ron tích chập đầy đủ CE Cross-entropy - nối dày ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự - Hạnh phúc THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thông tin chung: - Tên đề tài: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHÁT HIỆN, PHÂN LOẠI VÀ ĐỊNH VỊ ĐỐI TƯỢNG DỰA TRÊN KỸ THUẬT HỌC SÂU ỨNG DỤNG TRONG NƠNG NGHIỆP CHÍNH XÁC - Mã số: B2020-ĐN02-79 - Chủ nhiệm: TS Phan Trần Đăng Khoa - Tổ chức chủ trì: Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng - Thời gian thực hiện: 36 tháng (Từ 12/2020 – 11/2023) Mục tiêu: - Nghiên cứu mơ hình mạng học sâu nhằm nâng cao độ xác phát hiện, phân loại định vị đối tượng trồng; - Nghiên cứu xây dựng hệ thống bao gồm phần cứng phần mềm, có khả hoạt động thời gian thực nhằm phát hiện, phân loại định vị đối tượng trồng Tính sáng tạo: - Đề xuất mơ hình nơ-ron tích chập đa phân giải với kết nối dày cho phân vùng ảnh trồng cỏ dại; - Đề xuất giải pháp phần cứng phần mềm cho hệ thống phát đối tượng ứng dụng chăm sóc trồng diệt cỏ dại Kết nghiên cứu: - Đã đề xuất mô hình nơ-ron tích chập đa phân giải với kết nối dày cho phân vùng ảnh trồng cỏ dại; - Đã xây dựng hệ thống có chức phát trồng cỏ dại để thực tác vụ tương ứng Tên sản phẩm: - 01 báo SCIE Q1: Tran, Thi Hoang Yen, and Tran Dang Khoa Phan* "Dense Multi-Scale Convolutional Network for Plant Segmentation." IEEE Access 11 (2023): 82640 – 82651 - 01 báo đăng Tạp chí KH&CN Đại học Đà Nẵng: Tran Dang Khoa Phan, Van Thanh Vu “An Automatic System for Crop Monitoring and Culture Based on IoRT” Tạp Chí Khoa học Và Công nghệ - Đại học Đà Nẵng, vol 20, issue 12.2, 12/2022, tr 6-12 - 03 sinh viên tham gia nghiên cứu khoa học hướng nghiên cứu đề tài - 01 thiết bị bao gồm cấu robot chấp hành tích hợp mơ-đun thực chức phát hiện, phân loại định vị đối tượng trồng - 01 chương trình máy tính thực thi mơ hình phát hiện, phân loại định vị đối tượng trồng, kèm theo ứng dụng di động, website giám sát Phương thức chuyển giao, địa ứng dụng, tác động lợi ích mang lại kết nghiên cứu: - Kinh tế - xã hội: Kết nghiên cứu góp phần nâng cao hiệu canh tác lĩnh vực nơng nghiệp xác - Hiệu khoa học: Kết đề tài nguồn tài liệu tham khảo nghiên cứu giảng dạy giảng viên, NCS, học viên cao học sinh viên ngành Điện tử - Viễn thông Ngày tháng năm 2023 Tổ chức chủ trì Chủ nhiệm đề tài (ký, họ tên, đóng dấu) (ký, họ tên) TS Phan Trần Đăng Khoa 10