Smart farming is a growing field as technology advances. Plant characteristics are crucial indicators for monitoring plant growth. Research has been done to estimate characteristics like leaf area index, leaf disease, and plant height. However, few methods have been applied to non-destructive measurements of leaf size. In this paper, an automated non-destructive imaged-based measuring system is presented, which uses 2D and 3D data obtained using a Zivid 3D camera, creating 3D virtual representations (digital twins) of the tomato plants. Leaves are detected from corresponding 2D RGB images and mapped to their 3D point cloud using the detected leaf masks, which then pass the leaf point cloud to the plane fitting algorithm to extract the leaf size to provide data for growth monitoring. The performance of the measurement platform has been measured through a comprehensive trial on real-world tomato plants with quantified performance metrics compared to ground truth measurements. Three tomato leaf and height datasets (including 50+ 3D point cloud files of tomato plants) were collected and open-sourced in this project. The proposed leaf size estimation method demonstrates an RMSE value of 4.47mm and an R^2 value of 0.87. The overall measurement system (leaf detection and size estimation algorithms combine) delivers an RMSE value of 8.13mm and an R^2 value of 0.899.


翻译:智慧农业是随着技术进步而快速发展的领域。植物特征是其生长监测的关键指标。已有研究致力于估算叶面积指数、叶片病害和株高等特征,但鲜有方法应用于叶片的无损尺寸测量。本文提出了一种基于图像的自动化无损测量系统,该系统利用Zivid 3D相机获取的二维和三维数据,创建番茄植株的三维虚拟表征(数字孪生)。系统从对应的二维RGB图像中检测叶片,利用检测到的叶片掩膜将其映射至三维点云,进而通过平面拟合算法提取叶片尺寸,为生长监测提供数据。通过在实际番茄植株上进行的综合试验,并与地面实测数据对比量化性能指标,评估了测量平台的性能。本项目收集并开源了三个番茄叶片与株高数据集(包含50余份番茄植株三维点云文件)。所提出的叶片尺寸估计算法实现了RMSE值为4.47mm、R²值为0.87的性能。整体测量系统(叶片检测与尺寸估计算法协同)的RMSE值为8.13mm,R²值为0.899。

0
下载
关闭预览

相关内容

Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
GNN 新基准!Long Range Graph Benchmark
图与推荐
0+阅读 · 2022年10月18日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
【泡泡汇总】CVPR2019 SLAM Paperlist
泡泡机器人SLAM
14+阅读 · 2019年6月12日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】YOLO实时目标检测(6fps)
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年11月5日
【推荐】深度学习目标检测概览
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年9月1日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月25日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月25日
Arxiv
27+阅读 · 2020年12月24日
VIP会员
最新内容
博士论文 | 面向大模型推理的内存高效算法
专知会员服务
2+阅读 · 7月27日
美空军新型反无人机部队初探
专知会员服务
7+阅读 · 7月27日
《防空交战流程的概率建模研究》
专知会员服务
10+阅读 · 7月27日
ICML 2026 教程 | 数值优化理论还重要吗?
专知会员服务
6+阅读 · 7月26日
ICM 2026 | 陶哲轩:人工智能时代的数学
专知会员服务
9+阅读 · 7月26日
《反无人机交战场景下的战斗归零研究》
专知会员服务
7+阅读 · 7月26日
博士论文 | 用代码结构感知方法推进代码大模型
相关VIP内容
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
相关资讯
GNN 新基准!Long Range Graph Benchmark
图与推荐
0+阅读 · 2022年10月18日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
【泡泡汇总】CVPR2019 SLAM Paperlist
泡泡机器人SLAM
14+阅读 · 2019年6月12日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】YOLO实时目标检测(6fps)
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年11月5日
【推荐】深度学习目标检测概览
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年9月1日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员