色付き点群を用いた3Dインスタンスセグメンテーションと再同定による果実の時系列モニタリング
Horticultural Temporal Fruit Monitoring via 3D Instance Segmentation and Re-Identification using Colored Point Clouds
果樹園で経時的に取得した3D点群から果実を個別にセグメンテーションし、3DスパースCNNとアテンションによるマッチングで同一果実を追跡する手法を提案し、イチゴとリンゴで有効性を示した。
著者: Daniel Fusaro, Federico Magistri, Jens Behley, Alberto Pretto, Cyrill Stachniss
分類: cs.CV, cs.RO
原文アブストラクト
Accurate and consistent fruit monitoring over time is a key step toward automated agricultural production systems. However, this task is inherently difficult due to variations in fruit size, shape, occlusion, orientation, and the dynamic nature of orchards where fruits may appear or disappear between observations. In this article, we propose a novel method for fruit instance segmentation and re-identification on 3D terrestrial point clouds collected over time. Our approach directly operates on dense colored point clouds, capturing fine-grained 3D spatial detail. We segment individual fruits using a learning-based instance segmentation method applied directly to the point cloud. For each segmented fruit, we extract a compact and discriminative descriptor using a 3D sparse convolutional neural network. To track fruits across different times, we introduce an attention-based matching network that associates fruits with their counterparts from previous sessions. Matching is performed using a probabilistic assignment scheme, selecting the most likely associations across time. We evaluate our approach on real-world datasets of strawberries and apples, demonstrating that it outperforms existing methods in both instance segmentation and temporal re-identification, enabling robust and precise fruit monitoring across complex and dynamic orchard environments. Keywords = Agricultural Robotics, 3D Fruit Tracking, Instance Segmentation, Deep Learning , Point Clouds, Sparse Convolutional Networks, Temporal Monitoring
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