حقق فريق من معهد علوم البيئة في الجامعة العبرية في القدس اختراقاً جديداً في تكنولوجيا الزراعة، حيث طور طريقة منخفضة التكلفة وغير تدخلية تعتمد على إعادة بناء ثلاثي الأبعاد من مقاطع فيديو قياسية لتقدير إجمالي مساحة الأوراق (TLA) لنباتات الطماطم القزمة، مما يجلب ثورة في الزراعة الدقيقة.

قاد البحث الطالب الدكتوراه دميتري أوسينكو تحت إشراف الدكتور ديفيد هيلمان، بالتعاون مع الدكتور تشين جيلادي من كلية الهندسة سامي شامون. استخدم الفريق البحثي تقنية تحليل هيكل الحركة (SfM) والخوارزميات التعلم الآلي لتحويل مقاطع الفيديو ثنائية الأبعاد المصورة بكاميرا عادية إلى بيانات ثلاثية الأبعاد دقيقة، دون الحاجة إلى مستشعرات باهظة الثمن أو أخذ عينات مدمرة، مما يتيح التنبؤ بحالة نمو النباتات، ويحسن بشكل كبير من سهولة ودقة مراقبة المحاصيل.

نُشرت الورقة البحثية بعنوان "التنبؤ بإجمالي مساحة أوراق نباتات الطماطم القزمة باستخدام إعادة البناء ثلاثي الأبعاد من حركة الصور" في مجلة Computers and Electronics in Agriculture، وتشرح بالتفصيل المبدأ الأساسي للطريقة - إعادة بناء الهندسة ثلاثية الأبعاد لحركة الأجسام في تسلسل الفيديو لتقدير مساحة الأوراق. في التجارب، درب الباحثون نموذج التعلم الآلي باستخدام أكثر من 300 مقطع فيديو لنباتات طماطم قزمة تنمو في ظروف الدفيئة، وحقق أفضل نموذج معامل تحديد (R²) يصل إلى 0.96، متفوقاً بشكل ملحوظ على الطرق ثنائية الأبعاد التقليدية، حتى في الحالات المعقدة مثل تداخل الأوراق أو حركة النباتات.

أكد الدكتور هيلمان أن قياس إجمالي مساحة الأوراق بدقة أمر حاسم لفهم نمو النباتات والتمثيل الضوئي واستخدام المياه، لكن الطرق التقليدية مكلفة ومعقدة في التشغيل. تجمع الطريقة الجديدة بين الإتاحة والدقة، مما يوفر حلاً اقتصادياً فعالاً للمزارعين الصغار ومشغلي الزراعة الكبيرة.

بالإضافة إلى ذلك، تُطبق الطريقة من حيث المبدأ على جميع المحاصيل، وتتطلب فقط صور RGB قياسية، مما يفتح الطريق لتطبيق واسع النطاق في أنظمة مراقبة المحاصيل عالمياً. كما أتاح الفريق البحثي تنفيذ النموذج مفتوح المصدر، مشجعاً مجتمع البحث العالمي على تطويره وتخصيصه بشكل أكبر.