Recent advancements in deep learning-based approaches have led to remarkable progress in fruit detection, enabling robust fruit identification in complex environments. However, much less progress has been made on fruit 3D localization, which is equally crucial for robotic harvesting. Complex fruit shape/orientation, fruit clustering, varying lighting conditions, and occlusions by leaves and branches have greatly restricted existing sensors from achieving accurate fruit localization in the natural orchard environment. In this paper, we report on the design of a novel localization technique, called Active Laser-Camera Scanning (ALACS), to achieve accurate and robust fruit 3D localization. The ALACS hardware setup comprises a red line laser, an RGB color camera, a linear motion slide, and an external RGB-D camera. Leveraging the principles of dynamic-targeting laser-triangulation, ALACS enables precise transformation of the projected 2D laser line from the surface of apples to the 3D positions. To facilitate laser pattern acquisitions, a Laser Line Extraction (LLE) method is proposed for robust and high-precision feature extraction on apples. Comprehensive evaluations of LLE demonstrated its ability to extract precise patterns under variable lighting and occlusion conditions. The ALACS system achieved average apple localization accuracies of 6.9 11.2 mm at distances ranging from 1.0 m to 1.6 m, compared to 21.5 mm by a commercial RealSense RGB-D camera, in an indoor experiment. Orchard evaluations demonstrated that ALACS has achieved a 95% fruit detachment rate versus a 71% rate by the RealSense camera. By overcoming the challenges of apple 3D localization, this research contributes to the advancement of robotic fruit harvesting technology.


翻译:近年来,基于深度学习的方法在水果检测领域取得了显著进展,能够在复杂环境中实现鲁棒的水果识别。然而,在同样对机器人采摘至关重要的水果三维定位方面,相关进展则较为有限。水果复杂的形状/朝向、果实簇生、光照条件变化以及叶片和枝条的遮挡,严重制约了现有传感器在自然果园环境中实现精确的水果定位。本文报告了一种名为主动激光-相机扫描(ALACS)的新型定位技术的设计,旨在实现精确且鲁棒的水果三维定位。ALACS硬件系统由一个红色线激光器、一台RGB彩色相机、一个线性运动滑台以及一台外部RGB-D相机组成。利用动态目标激光三角测量原理,ALACS能够将苹果表面投射的二维激光线精确转换为三维空间位置。为便于获取激光图案,本文提出了一种激光线提取(LLE)方法,用于在苹果上实现鲁棒且高精度的特征提取。对LLE的全面评估表明,该方法能够在光照变化及遮挡条件下提取精确的图案。在室内实验中,ALACS系统在1.0米至1.6米距离范围内的平均苹果定位精度达到6.9至11.2毫米,而商用RealSense RGB-D相机的精度为21.5毫米。果园评估表明,ALACS实现了95%的水果摘取成功率,而RealSense相机为71%。通过克服苹果三维定位的挑战,本研究推动了机器人水果采摘技术的进步。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
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
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
3D Deep Learning on Medical Images: A Review
Arxiv
13+阅读 · 2020年4月1日
VIP会员
最新内容
重新思考无人机时代的生存能力
专知会员服务
1+阅读 · 今天7:44
装甲突击旅:现代战争思考、战斗与组织
专知会员服务
1+阅读 · 今天7:28
在人工智能加速决策环境中拓展OODA循环
专知会员服务
3+阅读 · 今天7:18
军事欺骗:供作战战术指挥官使用的工具
专知会员服务
2+阅读 · 今天7:03
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
4+阅读 · 6月23日
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
10+阅读 · 6月23日
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
5+阅读 · 6月23日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员