Progetto “Eye Scab” per il controllo della ticchiolatura del melo

Il progetto Eye Scab prevede l'utilizzo di un Aereomobile a Pilotaggio Remoto (APR) nel campo dell'agricoltura di precisione.
Il progetto nasce dalla necessità degli agricoltori trentini di far fronte ad una delle peggiori malattie che possano incidere sulla salute del melo: la Ticchiolatura.

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L'obiettivo è quello di utilizzare un APR per stimare il rischio ed il grado di infezione su di una data piantagione di mele.
Per fare ciò l' APR è stato dotato di una termocamera radiometrica e di un sensore multispettrale a sei bande.
L' APR viene utilizzato in cooperazione con le stazioni meteo che forniscono i dati meteo in una determinata area, ad un accurato modello matematico che permette di stimare le date di massima concentrazione delle infezioni della malattia.
Una volta note le date di rischio, tramite l' APR è possibile (mediante voli mirati) identificare quali sono le specifiche zone più soggette al patogeno ottenendo una mappa precisa delle piante già infette e di quelle potenzialmente a rischio.
Questi risultati permetto all'agricoltore di effettuare dei trattamenti specifici utilizzando una dose minore di fitofarmaci che si traduce in un sostanziale risparmio economico ed in un miglioramento della qualità del prodotto.

Descrizione dell'equipaggiamento.

Aereomobile a Pilotaggio Remoto:

La necessità di dover trasportare sensori di alto livello tecnologico ci ha portati a scegliere un mezzo che potesse trasportarli con relativa facilità e che potesse permettere un buon grado di “fault tollerance” e di stabilità anche in caso di condizione avverse durante il volo. Ciò ci ha portato ad optare per il top di gamma degli ottacotteri dell'azienda leader di mercato DJI.

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Il DJI S1000 pesando solamente 4.5 [ Kg ] permette di decollare con un MTOW ( Maximum Take Off Weight ) di ben 11 [ Kg ].
La presenza di otto rotori gli conferisce un'incredibile stabilità anche in caso di forte vento e consente di far fronte alla maggior parte degli inconvenienti.
I suoi appoggi retrattili in fase di volo consentono di effettuare foto a 360 [°] rimuovendo la necessità di effettuare pericolose manovre di yaw con l'UAV.
L'autonomia a pieno carico di questo drone è di 17 [ min ] con un alimentazione composta da due batteria ai polimeri di litio a sei celle che erogano 10900 [mAh].

Stabilizzatore Cardanico:

Parte fondamentale delle riprese aeree è la possibilità di ottenere delle immagini che risultino ferme anche durante oscillazioni e spostamenti dell' APR.
Ciò si traduce nella necessità di equipaggiare il drone con un gimbal per la stabilizzazione dei sensori durante il volo.
Le dimensioni ed il peso dei sensori ci hanno portato ad optare per lo stabilizzatore della DJI: Ronin M.

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Questo Gimbal di 2.3 [Kg] permette di trasportare e stabilizzare le immagini provenienti da sensori che hanno un peso fino a 3.6 [Kg].
La sua incredibile precisione ( errore massimo di 0.02 [°] ) consente di ottenere un'immagine stabilizzata anche nelle peggiori situazioni di volo.Camera Multispettrale:Camera Multispettrale:
Lo stabilizzatore può essere direzionato da un operatore mediante l'utilizzo di uno specifico radiocomando, ciò comporta la massima versatilità durante le fasi di acquisizione delle immagini.

Termocamera:

Alcuni dei fattori più rilevanti nello sviluppo della ticchiolatura sono la Temperatura e l' Umidità. Per poter ricavare questi dati durante il volo dell' APR occorre dotare il mezzo di un sensore che opera nelle bande dell'infrarosso termico, detto anche termocamera.
Uno dei sensori leader di mercato in applicazioni termiche per UAV è sicuramente la Tau2 640.

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Grazie all'aggiunta del thermal capture a tale sensore è infatti possibile ricavare i dati ad alta risoluzione radiometrica e geometrica, fornendo una misura puntuale della radiazione elettromagnetica emessa e riflessa dagli oggetti indagati. Questo si traduce nel fatto che ad ogni pixel, dell'immagine acquisita, è associato ad una determinata temperatura.

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Camera Multispettrale:

Operando con i droni in ambito agricolo risulta di fondamentale importanza ottenere un' analisi nelle principali frequenze dello spettro elettromagnetico. In particolare per ottenere delle foto dello spettro e.m. compreso tra i 450 [nm] ed i 900 [nm] ci siamo dotati del sensore multispettrale a 6 canali: Tetracam Micro MCA6 Snap.

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Con l'ausilio di questo sensore e applicando particolari tecniche di elaborazione, estrazione di informazioni dalle immagini è possibile ottenere determinati indici e delle foto che permettono di avere una rappresentazione dello stato di salute della pianta, la presenza di stress idrico, lo sviluppo della superficie fogliare e altri fattori/indici. Applicando ulteriori tecniche di post-processing alle immagini è inoltre possibile ottenere una classificazione degli elementi presenti nella foto come: Strade, Vegetazione, Acqua, ecc. La possibilità di operare con un sensore multispettrale permette di determinare il valore di riflessione di ogni singolo oggetto presente nell'area di indagine nelle sei bande, permettendo di ricavare la firma spettrale punto per punto e quindi aumentare la qualità dei classificatori.

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