Since ChatGPT was released in 2022, the generative artificial intelligence (AI) industry has seen massive growth and is expected to bring significant innovations to cognitive tasks. AI-based image generation, in particular, is leading major changes in the digital world. This study investigates the technical foundations of Midjourney, Stable Diffusion, and Firefly-three notable AI image generation tools-and compares their effectiveness by examining the images they produce. The results show that these AI tools can generate realistic images of tomatoes, strawberries, paprikas, and cucumbers, typical crops grown in greenhouse. Especially, Firefly stood out for its ability to produce very realistic images of greenhouse-grown crops. However, all tools struggled to fully capture the environmental context of greenhouses where these crops grow. The process of refining prompts and using reference images has proven effective in accurately generating images of strawberry fruits and their cultivation systems. In the case of generating cucumber images, the AI tools produced images very close to real ones, with no significant differences found in their evaluation scores. This study demonstrates how AI-based image generation technology can be applied in agriculture, suggesting a bright future for its use in this field.
Recently, as the ICT field has been used in various environments, it has become possible to analyze pests by crops, use robots when harvesting crops, and predict by big data by utilizing ICT technologies in a sustainable agricultural environment. However, in a sustainable agricultural environment, efforts to solve resource depletion, agricultural population decline, poverty increase, and environmental destruction are constantly being demanded. This paper proposes an artificial intelligence-based big data processing analysis method to reduce the production cost and increase the efficiency of crops based on a sustainable agricultural environment. The proposed technique strengthens the security and reliability of data by processing big data of crops combined with AI, and enables better decision-making and business value extraction. It can lead to innovative changes in various industries and fields and promote the development of data-oriented business models. During the experiment, the proposed technique gave an accurate answer to only a small amount of data, and at a farm site where it is difficult to tag the correct answer one by one, the performance similar to that of learning with a large amount of correct answer data (with an error rate within 0.05) was found.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.19
no.5
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pp.883-894
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2024
This study aims to develop an AI-based aquaculture water quality monitoring and control system. Reliable and durable sensors were developed through the design of embedded boards and PCB fabrication, and communication modules were integrated for data collection and transmission. Water quality data from various tanks were collected and analyzed using machine learning techniques to build predictive and control models for water quality changes. The results showed that the AI-based water quality control system demonstrated high prediction accuracy and was effective in real-time monitoring and controlling the water quality.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.29
no.11
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pp.113-118
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2024
This paper proposes an optimized fruit set prediction model for cucumbers using an AI-based automatic growth control system. Based on data collected from experimental farms at Sunchon National University and Suncheon Bay cucumber farms, we constructed and compared the performance of models using three machine learning algorithms: Random Forest, XGBoost, and LightGBM. The models were trained using 19 environmental and growth-related variables, including temperature, humidity, and CO2 concentration. The LightGBM model showed the best performance (RMSE: 1.9803, R-squared: 0.5891). However, all models had R-squared values below 0.6, indicating limitations in capturing data nonlinearity and temporal dependencies. The study identified key factors influencing cucumber fruit set prediction through feature importance analysis. Future research should focus on collecting additional data, applying complex feature engineering, introducing time series analysis techniques, and considering data augmentation and normalization to improve model performance. This study contributes to the practical application of smart farm technology and the development of data-driven agricultural decision support systems.
Recently, research and system using AI is rapidly increasing in various fields. Smart farm using artificial intelligence and information communication technology is also being studied in agriculture. In addition, data-based precision agriculture is being commercialized by convergence various advanced technology such as autonomous driving, satellites, and big data. In Korea, the number of commercialization cases of facility agriculture among smart agriculture is increasing. However, research and investment are being biased in the field of facility agriculture. The gap between research and investment in facility agriculture and open-air agriculture continues to increase. The fields of fruit trees and plant factories have low research and investment. There is a problem that the big data collection and utilization system is insufficient. In this paper, we are proposed the system for determining the fruit tree growth stage using a deep learning-based object detection model. The system was proposed as a hybrid app for use in agricultural sites. In addition, we are implemented an object detection function for the fruit tree growth stage determine.
AI intelligent agriculture and digital agriculture are important for the science of agriculture. Leaf chlorophyll contents(LCC) are one of the most important indicators to determine the growth status of vegetable crops. In this study, a support vector machine (SVM) regression model was produced using an unmanned aerial vehicle-based RGB camera and a multispectral (MSP) sensor for onions and garlic, and the LCC estimation applicability of the RGB camera was reviewed by comparing it with the MSP sensor. As a result of this study, the RGB-based LCC model showed lower results than the MSP-based LCC model with an average R2 of 0.09, RMSE 18.66, and nRMSE 3.46%. However, the difference in accuracy between the two sensors was not large, and the accuracy did not drop significantly when compared with previous studies using various sensors and algorithms. In addition, the RGB-based LCC model reflects the field LCC trend well when compared with the actual measured value, but it tends to be underestimated at high chlorophyll concentrations. It was possible to confirm the applicability of the LCC estimation with RGB considering the economic feasibility and versatility of the RGB camera. The results obtained from this study are expected to be usefully utilized in digital agriculture as AI intelligent agriculture technology that applies artificial intelligence and big data convergence technology.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.19
no.4
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pp.771-780
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2024
In this study, we implemented a real-time pest detection and prediction system for a strawberry farm using a computer vision model based on the YOLOv5 architecture and an Isolation Forest Classifier. The model performance evaluation showed that the YOLOv5 model achieved a mean average precision (mAP 0.5) of 78.7%, an accuracy of 92.8%, a recall of 90.0%, and an F1-score of 76%, indicating high predictive performance. This system was designed to be applicable not only to strawberry farms but also to other crops and various environments. Based on data collected from a tomato farm, a new AI model was trained, resulting in a prediction accuracy of over 85% for major diseases such as late blight and yellow leaf curl virus. Compared to the previous model, this represented an improvement of more than 10% in prediction accuracy.
Journal of the Institute of Convergence Signal Processing
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v.22
no.4
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pp.193-198
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2021
Recently, interests in the 4th industry have increased the level of demand for pest control by farmers in the field of rice farming, and the interests and use of agricultural pest control drones. Therefore, the diversification of agricultural control drones that spray high-concentration pesticides and the increase of agricultural exterminators due to the acquisition of national drone certifications are rapidly developing the agricultural sector in the drone industry. In addition, as detailed projects, an effective platform is required to construct large-scale big data due to pesticide management, exterminator management, precise spraying, pest control work volume classification, settlement, soil management, prediction and monitoring of damages by pests, etc. and to process the data. However, studies in South Korea and other countries on development of models and programs to integrate and process the big data such as data analysis algorithms, image analysis algorithms, growth management algorithms, AI algorithms, etc. are insufficient. This paper proposed an online drone pest control management information platform to meet the needs of managers and farmers in the agricultural field and to realize precise AI pest control based on the agricultural drone pest control processor using drones and presented foundation for development of a comprehensive management system through empirical experiments.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.19
no.5
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pp.1027-1034
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2024
This study aims to address the issues of outliers and missing values in AI-based smart farming to improve data quality and enhance the accuracy of agricultural predictive activities. By utilizing real data provided by the Rural Development Administration (RDA) and the Korea Agency of Education, Promotion, and Information Service in Food, Agriculture, Forestry, and Fisheries (EPIS), outlier detection and missing value imputation techniques were applied to collect and manage high-quality data. For successful smart farm operations, an IoT-based AI automatic growth measurement model is essential, and achieving a high data quality index through stable data preprocessing is crucial. In this study, various methods for correcting outliers and imputing missing values in growth data were applied, and the proposed preprocessing strategies were validated using machine learning performance evaluation indices. The results showed significant improvements in model performance, with high predictive accuracy observed in key evaluation metrics such as ROC and AUC.
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