In recent years, precision agriculture has gradually oriented farming closer to automation processes to support all the activities related to field management. Service robotics plays a predominant role in this evolution by deploying autonomous agents that can navigate fields while performing tasks without human intervention, such as monitoring, spraying, and harvesting. To execute these precise actions, mobile robots need a real-time perception system that understands their surroundings and identifies their targets in the wild. Generalizing to new crops and environmental conditions is critical for practical applications, as labeled samples are rarely available. In this paper, we investigate the problem of crop segmentation and propose a novel approach to enhance domain generalization using knowledge distillation. In the proposed framework, we transfer knowledge from an ensemble of models individually trained on source domains to a student model that can adapt to unseen target domains. To evaluate the proposed method, we present a synthetic multi-domain dataset for crop segmentation containing plants of variegate shapes and covering different terrain styles, weather conditions, and light scenarios for more than 50,000 samples. We demonstrate significant improvements in performance over state-of-the-art methods. Our approach provides a promising solution for domain generalization in crop segmentation and has the potential to enhance precision agriculture applications.


翻译:近年来,精准农业逐渐朝着支持田间管理所有活动的自动化进程方向发展。服务机器人通过部署能够在没有人类干预的情况下在田野中导航并执行任务的自主代理,发挥着主导作用。例如,监测、喷洒和收获等精确动作需要移动机器人具备实时感知系统,该系统可以理解其周围环境并识别野外目标。通常情况下没有标记样本,因此通用于新的作物和环境条件对于实际应用至关重要。本文研究了作物分割问题,并提出了一种新颖的方法,利用知识蒸馏增强领域通用性。在所提出的框架中,我们将知识从单独训练在源领域上的模型集合转移到可以适应未见目标领域的学生模型。为了评估所提出的方法,我们提出了一个包括具有不同形状的植物、覆盖不同地形风格、天气条件和光照情况等50,000多个样本的合成多领域数据集,用于作物分割。我们证明了相对于现有最先进方法的显著性能提升。我们的方法为作物分割中的领域通用提供了一个有前途的解决方案,并有潜力提升精准农业应用。

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