AVT Airborne Sensing Italia srl (AVT-ASI) partecipa al progetto ICAERUS, promosso e finanziato dall’Unione Europea nell’ambito del bando denominato HORIZON-CL6-2021-GOVERNANCE-01-2, incentrato specificamente sul Cluster 6 (Alimentazione, Bioeconomia, Risorse Naturali e Agricoltura), che mira a promuovere modelli di governance innovativi a supporto di sistemi alimentari sostenibili, osservazioni ambientali e soluzioni digitali per realizzare il Green Deal europeo.
La visione di ICAERUS è di esplorare le opportunità offerte dai droni e fornire un resoconto completo e interconnesso del loro potenziale e del loro impatto come veicoli multiuso nell’agricoltura, nella silvicoltura e nelle aree rurali dell’UE. L’obiettivo di ICAERUS è applicare, dimostrare e supportare l’impiego efficace, efficiente e sicuro dei droni, nonché identificare i rischi e il valore aggiunto associati al loro utilizzo.
Nella 2nd PULL Open Call di ICAERUS, AVT Airborne Sensing Italia srl ha proposto HYGRI (uav-based HYperspectral monitoring of aGRIculture) un progetto che si propone di acquisire e utilizzare immagini iperspettrali da UAV per monitorare e rilevare agenti patogeni delle piante negli alberi da frutto e visualizzare le informazioni in un sistema di supporto alle decisioni di facile utilizzo.
Grazie alla possibilità di calcolare indici spettrali accurati mediante combinazione di narrow bands nel visibile e nell’infrarosso vicino e all’utilizzo di algoritmi di machine learning e deep learning, HYGRI rileverà queste piante e aiuterà gli agricoltori nel loro lavoro quotidiano, riducendo la diffusione di malattie e la necessità di potatura, e porterà benefici all’ambiente in cui viviamo e al cibo che mangiamo consentendo trattamenti mirati solo a piante specifiche.
L’area pilota sarà in Trentino-Alto Adige, suddivisa in tre diversi siti:
- Un’area adibita a vigneto, nel quale verranno monitorati gli esiti di quattro diversi sistemi di irrigazione sia dal punto di vista dell’ottimizzazione del processo irriguo che relativamente all’insorgenza di eventuali agenti patogeni ad esso correlati;
- Un meleto, nel quale verranno testati e monitorati vari scenari con maggiore o minore disponibilità di acqua in piante con diversi tipi di innesto, allo scopo di testarne la resilienza, la produttività e lo stato vegetativo;
- Una coltura di fragole in cui verrà monitorato il livello fisiologico e produttivo delle piante in terreni già sfruttati da precedenti cicli colturali, per determinare interventi mirati a ridurre gli effetti dell’impoverimento del terreno.
Il know-how esistente presso AVT-ASI fornisce le basi per il funzionamento del sistema UAV e il rilevamento di piante affette da diverse malattie, ad esempio la flavescenza dorata nei vigneti, e per l’analisi dello stato di salute delle piante, ma sono necessari progressi per risolvere le sfide nelle fasi di acquisizione ed elaborazione e nella scelta dell’approccio di machine learning.
Le sfide di HYGRI e come verranno affrontate
Negli ultimi due anni AVT-ASI ha investito nell’acquisto della camera iperspettrale AFX10 di Specim, e nello sviluppo dell’applicazione del flusso di lavoro, che consente vari tipi di analisi in ambienti diversi. I progetti pilota condotti presso AVT-ASI hanno dimostrato che le immagini iperspettrali forniscono dati tecnologicamente avanzati, precisi e affidabili, che consentono di ottenere risultati non ottenibili con le tecnologie tradizionali. Tuttavia sono emerse alcune sfide che HYGRI si propone di risolvere:
- la qualità delle immagini iperspettrali UAV dipende fortemente da fattori che generalmente non sono significativi con i sensori multispettrali, come l’illuminazione solare, l’orientamento delle linee di coltivazione rispetto all’azimut del sole, l’effetto delle ombre, le differenze temporali tra le strisce;
- la correzione geometrica delle immagini iperspettrali presenta incertezze dovute al fatto che i software commerciali non applicano un approccio rigoroso (ad esempio la triangolazione delle immagini) come in fotogrammetria aerea tradizionale;
- le operazioni di elaborazione dei dati sono eseguite in modo frammentato in diversi pacchetti software o script con un elevato intervento manuale;
- la validazione dei risultati basati su UAV per il rilevamento precoce delle malattie delle piante o dello stress idrico deve essere ulteriormente studiata con ulteriori confronti con misure a terra e multi temporali;
- la metodologia per l’addestramento degli algoritmi di machine learning non permetto ancora di replicare l’approccio su altre malattie o fenomeni;
- gli strumenti di visualizzazione dei dati da voli iperspettrali non soddisfano le esigenze degli utenti non esperti.
In questo contesto, l’obiettivo principale di HYGRI è rendere i voli UAV più efficienti e ottenere immagini con una migliore qualità, continuare la validazione degli algoritmi di machine learning con osservazioni da sensori terrestri e commercializzare i servizi. L’obiettivo è realizzato attraverso Obiettivi Specifici (OS), definiti come segue:
OS 1: ottimizzare la pianificazione del volo e l’acquisizione di immagini iperspettrali con droni, tenendo conto di impostazioni e parametri avanzati e delle condizioni di illuminazione;
OS 2: migliorare la qualità delle immagini iperspettrali basate su UAV dopo la pre-elaborazione e automatizzare il flusso di lavoro;
OS 3: migliorare le prestazioni degli algoritmi di machine learning interni per identificare precocemente le piante colpite dalla malattia, con una rigorosa validazione tramite misurazioni sul campo;
OS 4: valutare l’utilizzo della soluzione per altre applicazioni di analisi del verde (verde urbano, silvicoltura, altre malattie delle colture).
OS 5: commercializzare i servizi di monitoraggio e il sistema di supporto alle decisioni (DSS) a livello internazionale.
Per maggiori informazioni: https://icaerus.eu/open-calls-trials/hygri/
Approfondimento: cos’è ICAERUS?
I droni sono una tecnologia digitale efficiente e flessibile in grado di svolgere compiti sempre più complessi senza danneggiare l’ambiente. Tuttavia, la loro ampia adozione nel settore agroalimentare è stata limitata da costi, lacune conoscitive e restrizioni normative e di sicurezza.
ICAERUS mira ad affrontare queste sfide supportando e dimostrando l’impiego efficace, efficiente e sicuro dei droni in contesti pertinenti e identificando i rischi e il valore aggiunto associati al loro utilizzo. Ciò avverrà utilizzando 5 applicazioni specifiche dei droni in casi d’uso che rappresentano le più importanti finalità settoriali e sociali di utilizzo dei droni in Europa. ICAERUS produrrà inoltre diversi risultati sfruttabili che offriranno un impatto positivo significativo, inclusa la piattaforma ICAERUS.
Per saperne di più: https://icaerus.eu/
