果樹園における移動ロボットによる走行中の樹木検出と幾何特性推定
On-the-Go Tree Detection and Geometric Traits Estimation with Ground Mobile Robots in Fruit Tree Groves
NDVI画像と3D LiDARを融合し、カルマンフィルタとエントロピーに基づくランドマーク対応付けにより、果樹園を走行しながらリアルタイムで樹木を検出し、幅や高さなどの幾何特性を推定する手法を提案した。
著者: Dimitrios Chatziparaschis, Hanzhe Teng, Yipeng Wang, Pamodya Peiris, Elia Scudiero, Konstantinos Karydis
分類: cs.RO
原文アブストラクト
By-tree information gathering is an essential task in precision agriculture achieved by ground mobile sensors, but it can be time- and labor-intensive. In this paper we present an algorithmic framework to perform real-time and on-the-go detection of trees and key geometric characteristics (namely, width and height) with wheeled mobile robots in the field. Our method is based on the fusion of 2D domain-specific data (normalized difference vegetation index [NDVI] acquired via a red-green-near-infrared [RGN] camera) and 3D LiDAR point clouds, via a customized tree landmark association and parameter estimation algorithm. The proposed system features a multi-modal and entropy-based landmark correspondences approach, integrated into an underlying Kalman filter system to recognize the surrounding trees and jointly estimate their spatial and vegetation-based characteristics. Realistic simulated tests are used to evaluate our proposed algorithm's behavior in a variety of settings. Physical experiments in agricultural fields help validate our method's efficacy in acquiring accurate by-tree information on-the-go and in real-time by employing only onboard computational and sensing resources.
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