La combinación de tecnología hiperespectral e IA en el proyecto SCOUT
La tecnología hiperespectral es una tecnología óptica que permite el análisis de la reflexión de la luz a lo largo de diferentes regiones del espectro electromagnético, abarcando un gran número de longitudes de onda, que pueden ir desde el infrarrojo cercano hasta el visible en función de la aplicación, si bien para la mayoría de las aplicaciones prácticas, son las bandas infrarrojas (Near InfraRed, NIR) -770 nm a los 2500 nm- las que ofrecen una información más relevante en tareas de clasificación y detección de patrones.
Así, las firmas hiperespectrales permiten identificar y caracterizar la composición química de los materiales y, en el caso del proyecto SCOUT, se utilizan para analizar en campo las características específicas de las aceitunas de mesa, como por ejemplo su grado de madurez, para optimizar el momento de la cosecha.
Firmas multiespectrales en SCOUT
Mediante un prototipo de dispositivo de mano diseñado y desarrollado en el proyecto, capaz de ser manejado por una sola persona, que cuenta con sensores multiespectrales que abarcan el rango de las bandas espectrales relevantes para el estudio específico de las características de la aceituna de mesa, se obtiene la información sobre las mismas mediante muestreo en campo. Los datos obtenidos comprenden firmas espectrales, en el rango de 400-1000 nm, los cuales se procesan para obtener características organolépticas de las aceitunas analizadas.
El hecho de que el dispositivo de mano desarrollado se centre, tras un análisis específico, en aquellas longitudes de onda que presentan mayor correlación con los parámetros a medir de la aceituna, permite reducir drásticamente tanto el tamaño como el coste de estos dispositivos, manteniendo una elevada funcionalidad.
Por otro lado, el sistema SCOUT cuenta con un sistema móvil que recoge imágenes multiespectrales desde una cámara embarcada en una tirolina para proporcionar la información relevante desde el punto de vista del contexto donde crece el fruto, que complementa la información sobre el fruto en sí.
Inteligencia Artificial
La información recogida por los sensores, tanto en el sistema de mano como en el móvil, se analiza desde un punto de vista algorítmico utilizando técnicas de Inteligencia Artificial, que en el caso de SCOUT se basan en redes neuronales con aprendizaje profundo (Deep Learning, DL).
De esta forma, tras el análisis de la información obtenida desde los dispositivos multiespectrales, se podrá ofrecer como resultado una asistencia experta al agricultor para una toma de decisiones óptima.
El modelo de Inteligencia Artificial se encarga de analizar y clasificar los datos para la obtención de variables de interés sobre el fruto, como pueden ser la madurez de la aceituna o la variedad de la misma mediante el procesado de las imágenes capturadas con dispositivo de mano, o el el verdor, la densidad y la salud de las plantaciones a partir de las imágenes NDVI (índice de verde) obtenidas con el dispositivo móvil.
Sistema ciberfísico
Estos algoritmos complejos se pueden ejecutar desde una plataforma digital que además permite acceder, tanto técnicos como a agricultores, a la información capturada y al resultado de los análisis mediante una interfaz web y una App.
Estas interfaces, son la parte visible de la plataforma y con la que interactúa el usuario, por lo que constituyen el nexo entre este y el sistema SCOUT.
La aplicación web sirve como interfaz principal para los usuarios. A ella se accede a través de navegadores web y sus funciones abarcan desde la presentación de datos hasta la configuración de la capa de negocio, clave para agricultores y técnicos. Esta aplicación interactúa dinámicamente con la API REST del backend para obtener y enviar información, proporcionando una experiencia de usuario óptima.
En cuanto a la aplicación móvil (App), sirve como interfaz auxiliar para la consulta de datos pero su principal cometido es permitir la recolección de datos y comunicar el dispositivo de mano con el resto del sistema a través del uso del bluetooth del dispositivo en el que esté instalada.
Este proyecto cuenta con el apoyo financiero de la Unión Europea a través de los fondos Next Generation EU en el marco de la convocatoria de ayudas 2021 destinadas a proyectos de investigación y desarrollo en inteligencia artificial y otras tecnologías digitales y su integración en las cadenas de valor (C005/21-ED)
