Monitoring plant health increasingly relies on leaf-mounted sensors that provide real-time physiological data, yet efficiently locating and sampling these sensors in complex agricultural environments remains a major challenge. We present an integrated, adaptive, and scalable system that autonomously detects and interrogates plant sensors using a coordinated suite of low-cost optical components including a LiDAR, liquid lens, monochrome camera, filter wheel, and Fast Steering Mirror (FSM). The system first uses LiDAR to identify the distinct reflective signatures of sensors within the field, then dynamically redirects the camera s field of view via the FSM to target each sensor for hyperspectral imaging. The liquid lens continuously adjusts focus to maintain image sharpness across varying depths, enabling precise spectral measurements. We validated the system in controlled indoor experiments, demonstrating accurate detection and tracking of reflective plant sensors and successful acquisition of their spectral data. To our knowledge, no other system currently integrates these sensing and optical modalities for agricultural monitoring. This work establishes a foundation for adaptive, low-cost, and automated plant sensor interrogation, representing a significant step toward scalable, real-time plant health monitoring in precision agriculture.


翻译:监测植物健康日益依赖于叶片安装的传感器,这些传感器可提供实时生理数据,但在复杂的农业环境中高效定位和采样这些传感器仍是一个主要挑战。我们提出了一种集成、自适应且可扩展的系统,该系统利用一套协调的低成本光学组件(包括激光雷达、液体透镜、单色相机、滤光轮和快速转向镜)自主检测并读取植物传感器。系统首先使用激光雷达识别田间传感器的独特反射特征,然后通过快速转向镜动态重定向相机的视场,以针对每个传感器进行高光谱成像。液体透镜持续调整焦距,以在不同深度下保持图像清晰度,从而实现精确的光谱测量。我们在受控的室内实验中验证了该系统,证明了其对反射式植物传感器的准确检测与跟踪,以及成功获取其光谱数据的能力。据我们所知,目前尚无其他系统将这些传感与光学模式集成用于农业监测。本研究为自适应、低成本、自动化的植物传感器读取奠定了基础,标志着向精准农业中可扩展、实时的植物健康监测迈出了重要一步。

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