undefined

Estimating Grass Sward Quality and Quantity Parameters Using Drone Remote Sensing with Deep Neural Networks

Publiceringsår

2022

Upphovspersoner

Karila, Kirsi; Alves Oliveira, Raquel; Ek, Johannes; Kaivosoja, Jere; Koivumäki, Niko; Korhonen, Panu; Niemeläinen, Oiva; Nyholm, Laura; Näsi, Roope; Pölönen, Ilkka; Honkavaara, Eija

Abstrakt

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.
Visa mer

Organisationer och upphovspersoner

Naturresursinstitutet

Niemeläinen Oiva

Kaivosoja Jere Orcid -palvelun logo

Korhonen Panu Orcid -palvelun logo

Lantmäteriverket

Honkavaara Eija

Karila Kirsi

Koivumäki Niko

Alves Oliveira Raquel

Näsi Roope

Aalto-universitetet

Ek Johannes

Jyväskylä universitet

Pölönen Ilkka Orcid -palvelun logo

Publikationstyp

Publikationsform

Artikel

Moderpublikationens typ

Tidning

Artikelstyp

En originalartikel

Målgrupp

Vetenskaplig

Kollegialt utvärderad

Kollegialt utvärderad

UKM:s publikationstyp

A1 Originalartikel i en vetenskaplig tidskrift

Publikationskanalens uppgifter

Förläggare

MDPI AG

Volym

14

Nummer

11

Artikelnummer

2692

Publikationsforum

71359

Publikationsforumsnivå

1

Öppen tillgång

Öppen tillgänglighet i förläggarens tjänst

Ja

Öppen tillgång till publikationskanalen

Helt öppen publikationskanal

Parallellsparad

Ja

Övriga uppgifter

Vetenskapsområden

Data- och informationsvetenskap; Fysik; El-, automations- och telekommunikationsteknik, elektronik; Övrig teknik och teknologi; Geovetenskaper; Jordbruksvetenskap

Nyckelord

[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]

Förlagets internationalitet

Internationell

Språk

engelska

Internationell sampublikation

Nej

Sampublikation med ett företag

Ja

DOI

10.3390/rs14112692

Publikationen ingår i undervisnings- och kulturministeriets datainsamling

Ja