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利用機器學習技術開發褐飛蝨影像辨識系統

日期:2020-07-31

全球暖化加劇蝨害 褐飛蝨智能化監測與警示系統的緣起
褐飛蝨是國內二期作水稻最重要的害蟲,也是全球稻作產業重要的蟲害,根據聯合國糧食及農業組織(FAO)統計,褐飛蝨平均每年在亞熱帶稻作國家造成三至四成的產量損失。褐飛蝨屬於刺吸式昆蟲,利用口器插入稻稈,吸取稻株養液,由於體型細小,不易觀察;隨著生育環境變化,蟲型有分長翅與短翅兩種,雄蟲體長2.0~4.2公釐,雌蟲體長2.7~4.8公釐,喜歡群集於稻叢基部,增加觀察與監測的困難度。對稻株造成危害情況有直接與間接兩種,直接情況是褐飛蝨會導致稻株黃化,影響稔實率,當族群密度高時,更可能導致稻株迅速枯萎倒伏,若田區全面發生枯萎,則稱之為蝨燒現象;間接情況是褐飛蝨可以傳播病菌,引起煤污病、草狀矮化病及皺縮矮化病。

目前褐飛蝨蟲害防治最有效的方式是適時且合理適量使用合法的推薦農藥。藥劑噴灑時機在臺灣有兩種依據,一是農民自身的種植防治經驗,二是國內警示系統發布。農民依賴前人或過往經驗,容易發生浪費及防治效益不彰,進而發生藥劑殘留的食安問題;而警示系統的發布又面臨專家或專職人員日漸稀少,經驗無法傳承,導致族群密度掌握誤差偏大,以及能夠提供的即時資訊量非常有限。氣候暖化之下,面對褐飛蝨繁殖加速、發生時期及頻度加劇的情境,防治策略的擬定與決斷都必須簡易快速,才能超前布署,因應從容。 「褐飛蝨智能化監測與警示系統」就是因應上述面臨問題而研發的系統,希望建置一個系統,讓農民與農業專家能夠共同參與使用。農民使用此系統,可以輕鬆監測田區的褐飛蝨數量密度,作為決斷是否進行防治的依據;農業專家可以透過本系統,彙整各地褐飛蝨族群密度資訊,進行全國褐飛蝨流行分布趨勢分析,提供農政單位適時發布預警與防治。

褐飛蝨智能化監測與警示系統包含四個功能:褐飛蝨影像資料庫、褐飛蝨影像辨識核心系統、手機取像自拍棒及使用者介面。

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