Super-resolución de imágenes no supervisada para la mejora de pelos radicales y mediciones mejoradas de características de raíces

Los pelos radicales son esenciales para la absorción de nutrientes y las interacciones planta-microbio, desempeñando un papel vital en la salud de las plantas y la productividad agrícola. Se extienden desde la superficie de las células radiculares, aumentando significativamente el área de superficie de la raíz, y constituyen aproximadamente el 70% del área total de la raíz. Dadas estas ventajas, detectar pelos radiculares en escenas con baja resolución es un desafío. Por lo tanto, hemos propuesto un estudio que utiliza métodos de super-resolución de imágenes no supervisados para reconstruir detalles más finos de los pelos radicales utilizando el conjunto de datos capturado de nuestra nueva cámara de escaneo conocida como RootCam. RootCam es una herramienta totalmente automatizada diseñada para monitorear y capturar imágenes de raíces de plantas para diferentes tareas de visión, con un enfoque más preciso de su morfología y mediciones de características radiculares. La super-resolución de pelos radicales demostró ser una herramienta poderosa para la biología de raíces y sus aplicaciones en agricultura de precisión. Según el mejor conocimiento de los autores, este estudio de investigación es el primero que se centra principalmente en los pelos radicales y la mejora de su medición de características mediante super-resolución. Al visualizar el rizosfera en detalle de alta resolución, podemos notar una mejora significativa en el conteo de pelos radicales de plantas de pimiento morrón de 7 a 12, la longitud total de la raíz de 0.32 a 1 mm, y la densidad de pelos radicales (número de pelos radiculares/mm) de 2.7 a 4.63, a medida que los factores de escalado aumentan de 2 a 8, respectivamente, en comparación con la super-resolución de imágenes de teledetección mediante bicúbico y aprendizaje contrastivo semisupervisado (CLSR). Los investigadores y agricultores pueden tomar decisiones informadas sobre la ubicación de nutrientes, la gestión del riego y la selección de cultivos, optimizando la eficiencia en el uso de recursos y los rendimientos de los cultivos.