I. GIỚI THIỆUViệt Nam là một trong những nước có nhiều người dân làm nghề trồng trọt, đặc biệt là việc trồng lúa, chiếm gần 72% lực lượng lao động cả nước. Trong đó Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) chiếm khoảng 52% tổng sản lượng lúa của cả nước, hàng năm đóng góp trên 90% sản lượng gạo xuất khẩu. Sản xuất lúa có vai trò đặc biệt quan trọng trong việc đảm bảo an ninh lương thực quốc gia và góp phần tích cực trong xuất khẩu. Tuy nhiên, để duy trì sự tăng trưởng ổn định trong sản xuất lúa gạo ở nước ta, cần có những giải pháp bền vững. Những năm qua, do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và môi trường đã gây ra những đe dọa lớn đối với sản xuất lúa bền vững, nhất là sự bùng phát của các loại bệnh hại lúa và côn trùng hại lúa. Theo số liệu thống kê của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn về tình hình dịch hại trên cây lúa những tháng đầu năm 2016 tại ĐBSCL như: Bệnh bạc lá (cháy bìa lá), Bệnh đạo ôn (cháy lá), Sâu đục thân, Vàng lá,... với tổng diện tích nhiễm gần 37,036 ha.
Việc phát hiện kịp thời tình hình dịch hại trong sản xuất lúa là rất quan trọng và là nhu cầu cấp thiết, tuy vậy, để thực hiện được việc này đòi hỏi nông dân cần được trang bị kỹ thuật công nghệ cao.Thực tế, phần lớn nông dân lại chưa được hỗ trợ những ứng dụng/kỹ thuật công nghệ cao để có thể phát hiện sớm dịch bệnh nhằm điều trị kịp thời. Hiện tại, thiết bị di động thông minh (smart mobile devices) đang rất phổ biến, rẻ tiền và dễ sử dụng đối với phần lớn người dùng, trong đó có nông dân. Chính vì vậy việc xây dựng các ứng dụng có khả năng nhận dạng/phát hiện và phân loại bệnh hại trên lúa từ ảnh chụp của thiết bị di động là rất thiết thực và khả thi.Bài viết này đề xuất giải pháp Xây dựng hệ thống nhận dạng bệnh trên cây lúa thông qua ảnh chụp từ thiết bị di động, trước mắt thử nghiệm trên các thiết bị chạy trên hệ điều hành Android do tính phổ biến của nó cũng như giá thành phù hợp với phần lớn nông dân. Từ ảnh chụp đầu vào, hệ thống tiến hành trích chọn đặc trưng ảnh (như đặc trưng SIFT) sau đó đưa vào mô hình phân lớp (như máy học SVM) để phân lớp/nhận dạng. Kết quả đầu ra là bệnh tương ứng trên cây lúa và gợi ý một số phương pháp phòng trừ bệnh cũng như cách chăm sóc cây lúa sao cho đạt năng suất cao nhất.
II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN
A. Các loại bệnh trên cây lúaMặc dù có nhiều loại bệnh hại trên lúa, nghiên cứu này trước mắt tập trung phân loại 04 loại bệnh thƣờng xảy ra ở ĐBSCL là bệnh Cháy bìa lá, bệnh Cháy lá (đạo ôn), bệnh Vàng lá, bệnh Đốm vằn như thể hiện trong Hình 1. Triệu chứng của 4 loại bệnh này đều có thể hiện trên lá lúa [1] do đó bài viết sẽ tập trung nghiên cứu trên lá lúa bị nhiễm bệnh.
B. Biểu diễn ảnh bằng đặc trưng SIFT và mô hình Bag of Words (BoW)
1) Trích chọn đặc trưng cục bộ bất biến SIFTTrích chọn đặc trưng là quá trình xử lý một ảnh đầu vào thành một véctơ đặc trưng n chiều. Mỗi chiều phản ánh một đặc trưng của ảnh. Trích chọn đặc trưng là bước rất quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả của một hệ thống nhận dạng nói chung, hệ thống nhận dạng ảnh lá lúa bệnh nói riêng. Hiện nay có rất nhiều ph...