Automation and robotisation of the agricultural sector are seen as a viable solution to socio-economic challenges faced by this industry. This technology often relies on intelligent perception systems providing information about crops, plants and the entire environment. The challenges faced by traditional 2D vision systems can be addressed by modern 3D vision systems which enable straightforward localisation of objects, size and shape estimation, or handling of occlusions. So far, the use of 3D sensing was mainly limited to indoor or structured environments. In this paper, we evaluate modern sensing technologies including stereo and time-of-flight cameras for 3D perception of shape in agriculture and study their usability for segmenting out soft fruit from background based on their shape. To that end, we propose a novel 3D deep neural network which exploits the organised nature of information originating from the camera-based 3D sensors. We demonstrate the superior performance and efficiency of the proposed architecture compared to the state-of-the-art 3D networks. Through a simulated study, we also show the potential of the 3D sensing paradigm for object segmentation in agriculture and provide insights and analysis of what shape quality is needed and expected for further analysis of crops. The results of this work should encourage researchers and companies to develop more accurate and robust 3D sensing technologies to assure their wider adoption in practical agricultural applications.


翻译:农业部门的自动化和机器人化被认为是解决农业部门面临的社会经济挑战的可行办法,这一技术往往依靠智能认知系统,提供关于作物、植物和整个环境的信息。传统的2D视觉系统面临的挑战可以通过现代的3D视觉系统来解决,这些系统可以直接将物体、大小和形状估计或隐蔽性处理进行本地化;迄今为止,3D感测的使用主要限于室内或结构化环境。在本文件中,我们评估现代遥感技术,包括3D形农业的立体和飞行时间摄像头,并研究其是否适合根据外形将软水果从背景中分离出来。为此,我们提议建立一个新型的3D深神经网络,利用基于摄像头的3D传感器所产生的信息的有组织的性质。我们展示了拟议结构与最新3D网络相比的优异性和效率。我们通过模拟研究,还展示了3D感测模型在农业中分离对象的可能性,并提供了对根据外形质量根据外形的形状根据其形状进行分解的可用性研究。为此,我们提议建立一个新型的3D深层神经网络,以进一步进行精确地分析。

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3D是英文“Three Dimensions”的简称,中文是指三维、三个维度、三个坐标,即有长、有宽、有高,换句话说,就是立体的,是相对于只有长和宽的平面(2D)而言。
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