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Image Compression and Plants Classification Using Machine Learning in Controlled-Environment Agriculture: Antarctic Station Use Case

Nesteruk, Sergey und Shadrin, Dmitrii und Pukalchik, Mariia und Andrey, Somov und conrad, Zeidler und Zabel, Paul und Schubert, Daniel (2021) Image Compression and Plants Classification Using Machine Learning in Controlled-Environment Agriculture: Antarctic Station Use Case. IEEE Sensors Journal, 1 (1). IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/JSEN.2021.3050084. ISSN 1530-437X.

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Kurzfassung

In this article, we share our experience in the scope of controlled-environment agriculture automation in the Antarctic station greenhouse facility called EDEN ISS. For remote plant monitoring, control, and maintenance, we solve the problem of plant classification. Due to the inherent communication limitations between Antarctica and Europe, we first propose the image compression mechanism for the data collection. We show that we can compress the images, on average, 7.2 times for efficient transmission over the weak channel. Moreover, we prove that decompressed images can be further used for computer vision applications. Upon decompressing images, we apply machine learning for the classification task. We achieve 92.6% accuracy on an 18-classes unbalanced dataset. The proposed approach is promising for a number of agriculture related applications, including the plant classification, identification of plant diseases, and deviation of plant phenology

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/143259/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Image Compression and Plants Classification Using Machine Learning in Controlled-Environment Agriculture: Antarctic Station Use Case
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Nesteruk, SergeySkolkovo Institute of Science and Technology, Center for Computational and Data-Intensive Science and Engineering (CDISE), Moscow, RussiaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Shadrin, DmitriiSkolkovo Institute of Science and Technology, Center for Computational and Data-Intensive Science and Engineering (CDISE), Moscow, Russiahttps://orcid.org/0000-0003-3486-8214NICHT SPEZIFIZIERT
Pukalchik, MariiaSkolkovo Institute of Science and Technology, Center for Computational and Data-Intensive Science and Engineering (CDISE), Moscow, RussiaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Andrey, SomovSkolkovo Institute of Science and Technology, Center for Computational and Data-Intensive Science and Engineering (CDISE), Moscow, RussiaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
conrad, ZeidlerNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zabel, PaulNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schubert, DanielDaniel.Schubert (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4969-486X148080110
Datum:9 Januar 2021
Erschienen in:IEEE Sensors Journal
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:1
DOI:10.1109/JSEN.2021.3050084
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:1530-437X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Classification, computer vision, controlledenvironment agriculture, image compression, machine learning
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - EDEN ISS Follow-on
Standort: Bremen
Institute & Einrichtungen:Institut für Raumfahrtsysteme > Systemanalyse Raumsegment
Hinterlegt von: Schubert, Daniel
Hinterlegt am:27 Jul 2021 10:35
Letzte Änderung:05 Dez 2023 07:38

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