HISTORIA.

Desde el descubrimiento de la agricultura el ser humano se ha visto en la necesidad de combatir una gran variedad de plagas que reducen la productividad de la cosecha y con esto su fuente de ingreso y alimentación. Desde la antigüedad se empezaron a eliminar los insectos-plaga de forma manual, creando de esta forma el primer control de plagas.

Con el paso del tiempo se realizaron descubrimientos en los productos químicos empleados en la agricultura, pasando por el arsénico de los Romanos a la nicotina del siglo XVIII, hasta el sulfato de cobre, compuestos de mercurio, zinc, plomo, etc.

Sin embargo el gran auge en el uso de plaguicidas químicos se dio a partir de la segunda guerra mundial, cuando el científico suizo Paul Hermann Müller descubrió el poder insecticida del DDT (año 1939). Tras dicho descubrimiento se creó una gran industria en la síntesis de productos químicos y con esto, el uso del DDT como plaguicida agrícola se expandió sobre toda esta área.

Por otra parte, debido a los efectos negativos por el uso indiscriminado de productos químicos y la aparición del movimiento ecologista, la agricultura comenzó a cambiar el concepto de exterminio por el de control. Con la creación de este nuevo concepto aparecieron algunos métodos de control como son: control biológico, control cultura, control etológico, control por visión artificial, etc.

La visión artificial surgió junto con el desarrollo de la cámara fotográfica, asimismo para esto, anteriormente se tuvo que desarrollar la perspectiva y su teoría, la cual fue generada en el siglo XVI y con esto se llegó a la creación de las Maquinas de perspectiva como apoyo para los pintores de esa época, facilitando la reproducción de la perspectiva sin necesidad de cálculos matemáticos. La idea esencial de esta máquina era mantener el ojo del dibujante fijo y usar un dispositivo para materializar la intersección de los rayos visuales con el plano de imagen.

Imagen 1: Máquina de perspectiva por Albrecht Dürer

Puede considerarse a estas máquinas como el primer intento de desarrollar una cámara fotográfica. Por otro lado en 1545 se presenta la cámara oscura publicado por el astrónomo Gemma Frisius. El funcionamiento general de este dispositivo era deja entrar la luz por un orificio C muy pequeño practicado en una de las paredes de la cámara oscura, y es proyectada en una pared interior de la misma. La imagen así proyectada es una imagen invertida del mundo exterior.

Imagen 2: Cámara oscura

En el año 1826, basándose de una cámara oscura y una superficie fotosensible, el químico francés Niepce (1765-1833) toma la primera fotografía. La metodología tuvo que ser perfeccionada y es en 1838 cuando otro químico de la misma nacionalidad, Daguerre (1787-1851) hizo el primer proceso fotográfico práctico, utilizando una placa fotográfica que era revelada con vapor de mercurio y fijada con trisulfato de sodio.

Actualmente se utilizan cámaras reflex y CCD que emplean lentes para incrementar la potencia de la luz y mejorar el enfoque de la imagen.

Asimismo, puede considerarse que las raíces de lo que es en la actualidad el campo de la visión artificial data del programa espacial de la NASA, en 1964. El programa espacial utilizaba, en principio, cámaras de televisión que enviaban imágenes analógicas de vuelta a la Tierra. Posteriormente, se cambió a la idea de usar una cámara digital y enviar la información en bits y bytes desde el satélite Mariner 4, en 1964, mientras volaba al planeta Marte. Fue con el procesado digital de dichas imágenes con lo que se dio inicio a lo que es en la actualidad el campo de la visión artificial.

Centrándose particularmente en los sistemas de visión artificial para el control de plagas algunos trabajos realizados han sido variados, se puede destacar los siguientes: un sistema experto para la determinación del riesgo de infestación de Polilla Gitana , una simulación del movimiento de insectos con respecto a la arquitectura y morfogénesis de la planta ,una

revisión de literatura de las técnicas potenciales y existentes para el modelado del movimiento de los insectos ,un sistema de control ambiental para un invernadero con el objetivo del manejo integral de plagas, un sistema para manejo de bases de datos de plagas, plaguicidas y datos ambientales mediante el uso de minería de datos , y un sistema experto para el diagnóstico de la infestación de plagas

FUNCIONAMIENTO GENERAL.

El método de control de plagas en este proyecto consiste en las siguientes etapas fundamentales, emisión de un haz de detección, recepción de la señal reflejada (haz) de un objeto irradiado, captura de imágenes multiespectrales, comparación del objeto irradiado e imágenes capturadas con una base de datos, focalización para apunta un haz de destrucción y destrucción de dicha plaga.

Esta invención puede destruir las plagas encontradas en una zona de cultivos sin efectos nocivos para otros organismos benéficos, cultivos y seres humanos, como lo harían los pesticidas.

Como se puede observar en las figuras 1 , el sistema de control de plagas 1A comprende principalmente un dispositivo de patrullaje (2), que se encarga de irradiar de un haz de detección y capturar las imágenes multiespectrales a un área cultivable y un dispositivo de control (3) quien rige el movimiento del dispositivo de patrullaje.

El

dispositivo de patrullaje está diseñado para inspeccionar las zonas de cultivo. Dicho dispositivo está montado sobre un robot

autopropulsado que se desplaza por los surcos correspondientes, que cuentan con rieles en el suelo.

Figura 1.Figura 2.

La complejidad del robot depende de las limitaciones de las observaciones y destrucción del patógeno, la geometría del terreno y distribución de las plantas. Básicamente el robot debe ser capaz de moverse y obtener el material necesario para su tarea. Su forma y dimensiones deben permitir el fácil movimiento entre las diferentes plantas (maíz, tomates, manzanos, etc.).

Como se muestra en la figura 2, el dispositivo de patrullaje comprende principalmente un haz de detección (emisor) (21), cámara multiespectral (22), un receptor de la señal reflejada (22), y un haz de destrucción (23).

El haz de detección (21), como se muestra en la figura 3, está diseñado para emitir un haz por medio de un LED (Light Emitting Diode), rayo láser o haz electromagnético. Además el haz emisor (21) trabaja sobre las plantas y el suelo; mientras el haz de detección emite dicha energía, el robot patrulla entre las plantas.

El receptor de señal reflejada, como se muestra en la figura 3, recibe dicha señal por la reflexión sobre el objeto irradiado. Además, el robot captura imágenes multiespectrales de las plantas y el suelo obteniendo decenas o centenares de imágenes del objeto (planta), mediante el uso de una cámara de imagen completa / multiespectral como el receptor de señal reflejada .Cada imagen contiene información sobre un amplio espectro,

se analiza en tiempo real (corroborando con la base de datos) para detectar plagas con respecto su longitudes de onda. 

El haz de destrucción, como se muestra en la figura 3, emite un haz de destrucción a las plagas detectadas. LED (Light Emitting Diode), rayo láser o haz electromagnético se pueden utilizar como el haz de destrucción. Por lo tanto el haz de destrucción emite las mejores (menores) longitudes de onda para destruir la plaga en respuesta a una orden proveniente del dispositivo de control. 

PARTES ESENCIALES.

Figura 3.

La figura 4 contiene principalmente el dispositivo de control, que comprende principalmente una unidad (4) de almacenamiento que recopila el programa de control de plagas y otros datos; además se cuenta con una unidad de procesamiento aritmético (5), la cual realiza los cálculos necesarios mediante el uso de diversos datos para controlar el dispositivo de patrullaje. Por lo cual, el dispositivo de control se une con un ordenador instalado en un centro remoto, y con esto es capaz de tener comunicación inalámbrica con el dispositivo de patrullaje.

La unidad de almacenamiento cuenta con un disco duro, una memoria flash, una memoria ROM (Read Only Memory) y una memoria RAM (Random Access Memory), etc., que también funcionan como área de trabajo para la unidad de procesamiento aritmético. Como se muestra en la figura 2, la unidad de almacenamiento comprende un medio de almacenamiento del programa o programas (41), un medio de almacenamiento para la base de datos (42), medio de almacenamiento de la señal reflejada (43), y un almacenamiento de datos estadísticos del control de plagas (44).

El programa de control de plagas es ejecutado por la unidad de procesamiento aritmético y hace que un ordenador ejecute la acción correspondiente.

El almacenamiento para la base de datos está diseñado para almacenar un conjunto de datos correspondientes a la naturaleza de las plagas. Los datos se utilizan para identificar la especie de cada una de las plagas, y con esto seleccionar las mejores longitudes de onda del haz de destrucción. 

La medición de espectro de reflexión de cualquier material es una técnica muy conocida. El objeto a analizar es el blanco de un emisor de ondas electromagnéticas cuyo espectro de la señal se conoce. La señal reflejada es enviada a espectrómetro que analiza las longitudes de onda más relevantes que caracterizan al objeto para crear una base de datos espectrales características. Al crear una base de datos iniciales, el usuario debe tener en cuenta todas las distorsiones que pueden ocurrir a la señal in situ, tales como un cambio de la luz solar, así como el hecho de que la luz puede ser transmitida y reflejada por las hojas de la planta. 

El almacenamiento de la señal reflejada está guarda la señal reflejada por un tiempo determinado. Por lo tanto, la base de datos de la señal reflejada se actualiza con todas las señales reflejadas recogidas por el dispositivo de patrullaje, como por ejemplo: tipo de plagas y la ubicación, la cantidad, la salud de la planta, etc. Mediante el uso de la base de datos que se acumuló, el usuario puede seguir en tiempo real la evolución de una epidemia, y ajustar el nivel de los esfuerzos necesarios para proteger el cultivo.

Figura 4.