植物からランドマークへ:農業圃場における深層ポーズ回帰を用いた時間不変な植物位置推定
From Plants to Landmarks: Time-invariant Plant Localization that uses Deep Pose Regression in Agricultural Fields
RGBと近赤外画像から全畳み込みニューラルネットワークで植物の茎の出芽点をランドマークとして学習し、ポーズ回帰により高精度に位置推定する手法を提案した。テンサイ圃場での実験でセンチメートル精度の再現性を実証した。
著者: Florian Kraemer, Alexander Schaefer, Andreas Eitel, Johan Vertens, Wolfram Burgard
分類: cs.RO, cs.CV, cs.LG
原文アブストラクト
Agricultural robots are expected to increase yields in a sustainable way and automate precision tasks, such as weeding and plant monitoring. At the same time, they move in a continuously changing, semi-structured field environment, in which features can hardly be found and reproduced at a later time. Challenges for Lidar and visual detection systems stem from the fact that plants can be very small, overlapping and have a steadily changing appearance. Therefore, a popular way to localize vehicles with high accuracy is based on ex- pensive global navigation satellite systems and not on natural landmarks. The contribution of this work is a novel image- based plant localization technique that uses the time-invariant stem emerging point as a reference. Our approach is based on a fully convolutional neural network that learns landmark localization from RGB and NIR image input in an end-to-end manner. The network performs pose regression to generate a plant location likelihood map. Our approach allows us to cope with visual variances of plants both for different species and different growth stages. We achieve high localization accuracies as shown in detailed evaluations of a sugar beet cultivation phase. In experiments with our BoniRob we demonstrate that detections can be robustly reproduced with centimeter accuracy.
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