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基于随机森林算法的自然光照条件下绿色苹果识别
被引量:
25
1
作者
廖崴
郑立华
+2 位作者
李民赞
孙红
杨玮
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2017年第S1期86-91,共6页
果实识别是自动化采摘系统中的重要环节,能否快速、准确地识别出果实直接影响采摘机器人的实时性和可靠性。为了实现自然光照条件下绿色苹果的识别,本文采集了果实生长期苹果树图像,并利用随机森林算法实现了绿色苹果果实的分类和识别...
果实识别是自动化采摘系统中的重要环节,能否快速、准确地识别出果实直接影响采摘机器人的实时性和可靠性。为了实现自然光照条件下绿色苹果的识别,本文采集了果实生长期苹果树图像,并利用随机森林算法实现了绿色苹果果实的分类和识别。针对果树背景颜色和纹理特征的复杂性,尤其是绿色果实和叶片在很多特征上的相似性,论文基于RGB颜色空间进行了Otsu阈值分割和滤波处理,去除枝干等背景,得到仅剩果实和叶片的图像。然后,分别提取叶片和苹果的灰度及纹理特征构成训练集合,建立了绿色苹果随机森林识别模型,并使用像素模板验证数据集,对模型进行预测试验,正确率为90%。最后,选择10幅自然光照条件下不同的果树图像作为检测对象,使用该模型进行果实识别并使用霍夫变换绘制果实轮廓,平均识别正确率为88%。结果表明,该方法具有较高的鲁棒性、稳定性、准确性,能够用于自然光照条件下绿色果实的快速识别。
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关键词
自然光照
绿色苹果
随机森林
纹理特征
霍夫变换
下载PDF
职称材料
基于Kinect相机的苹果树三维点云配准
被引量:
31
2
作者
郑立华
麦春艳
+2 位作者
廖崴
文瑶
刘刚
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016年第5期9-14,共6页
为建立具有真实彩色信息的果树三维点云形态结构模型,用Kinect相机获取不同视角下果树的原始三维点云,针对传统最近点迭代算法对待配准点云的空间位置要求苛刻的问题,提出了改进的点云配准算法。首先通过归一化对齐径向特征算法搜寻点...
为建立具有真实彩色信息的果树三维点云形态结构模型,用Kinect相机获取不同视角下果树的原始三维点云,针对传统最近点迭代算法对待配准点云的空间位置要求苛刻的问题,提出了改进的点云配准算法。首先通过归一化对齐径向特征算法搜寻点云关键点,并使用快速点特征直方图描述子计算关键点处的特征向量。然后根据求得的特征向量估计2片点云关键点之间的空间映射关系,再基于随机抽样一致性算法提纯映射关系并完成点云的初始配准。最后利用最近点迭代算法完成点云的精确配准。实验结果表明,通过在最近点迭代算法前增加点云初始配准算法,有效地提高了点云配准的准确性和稳定性,能够对任意初始位置的2片点云进行准确匹配,平均配准误差为0.7 cm。
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关键词
苹果树
Kinect相机
三维点云
初始配准
最近点迭代算法
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职称材料
基于三维点云的苹果树冠层光照分布模型研究
被引量:
3
3
作者
廖崴
郑立华
+2 位作者
李民赞
孙红
杨玮
《中国农业大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2017年第12期156-162,共7页
为给果园精细管理中果树修枝整形、果实品质评价以及果实产量估算等提供科学的理论依据和技术指导,以果园自然开心形苹果树为研究对象,基于果树三维点云结构,进行果树冠层空间光照分布建模研究。用三维点云重构技术和点云分割技术获取...
为给果园精细管理中果树修枝整形、果实品质评价以及果实产量估算等提供科学的理论依据和技术指导,以果园自然开心形苹果树为研究对象,基于果树三维点云结构,进行果树冠层空间光照分布建模研究。用三维点云重构技术和点云分割技术获取果树不同高度的点云分层,分别使用像素占比和Graham扫描算法计算各高度点云分层垂直投影的有效投影面积和占地面积及有效叶面积指数。以果树冠层不同高度层的有效叶面积指数为自变量,对不同高度层平均相对光照强度进行线性回归,获得果树冠层光照分布模型,并对模型进行验证。结果表明:所建果树冠层光照分布模型的校正决定系数R2c为0.924,校正均方根误差RMSEC为0.05,验证决定系数R2v为0.955,验证均方根误差RMSEP为0.04,相对分析误差RPD为4.91。该模型具有较高的预测精度和较强的预测能力。
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关键词
苹果树
三维点云
相对光照强度
层有效叶面积指数
冠层光照分布模型
原文传递
题名
基于随机森林算法的自然光照条件下绿色苹果识别
被引量:
25
1
作者
廖崴
郑立华
李民赞
孙红
杨玮
机构
中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室
出处
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2017年第S1期86-91,共6页
基金
国家自然科学基金项目(31471409
31371532)
文摘
果实识别是自动化采摘系统中的重要环节,能否快速、准确地识别出果实直接影响采摘机器人的实时性和可靠性。为了实现自然光照条件下绿色苹果的识别,本文采集了果实生长期苹果树图像,并利用随机森林算法实现了绿色苹果果实的分类和识别。针对果树背景颜色和纹理特征的复杂性,尤其是绿色果实和叶片在很多特征上的相似性,论文基于RGB颜色空间进行了Otsu阈值分割和滤波处理,去除枝干等背景,得到仅剩果实和叶片的图像。然后,分别提取叶片和苹果的灰度及纹理特征构成训练集合,建立了绿色苹果随机森林识别模型,并使用像素模板验证数据集,对模型进行预测试验,正确率为90%。最后,选择10幅自然光照条件下不同的果树图像作为检测对象,使用该模型进行果实识别并使用霍夫变换绘制果实轮廓,平均识别正确率为88%。结果表明,该方法具有较高的鲁棒性、稳定性、准确性,能够用于自然光照条件下绿色果实的快速识别。
关键词
自然光照
绿色苹果
随机森林
纹理特征
霍夫变换
Keywords
natural illumination
green apple
random forest
texture feature
Hough transform
分类号
TP39 [自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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职称材料
题名
基于Kinect相机的苹果树三维点云配准
被引量:
31
2
作者
郑立华
麦春艳
廖崴
文瑶
刘刚
机构
中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室
出处
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016年第5期9-14,共6页
基金
国家自然科学基金项目(31371532)
文摘
为建立具有真实彩色信息的果树三维点云形态结构模型,用Kinect相机获取不同视角下果树的原始三维点云,针对传统最近点迭代算法对待配准点云的空间位置要求苛刻的问题,提出了改进的点云配准算法。首先通过归一化对齐径向特征算法搜寻点云关键点,并使用快速点特征直方图描述子计算关键点处的特征向量。然后根据求得的特征向量估计2片点云关键点之间的空间映射关系,再基于随机抽样一致性算法提纯映射关系并完成点云的初始配准。最后利用最近点迭代算法完成点云的精确配准。实验结果表明,通过在最近点迭代算法前增加点云初始配准算法,有效地提高了点云配准的准确性和稳定性,能够对任意初始位置的2片点云进行准确匹配,平均配准误差为0.7 cm。
关键词
苹果树
Kinect相机
三维点云
初始配准
最近点迭代算法
Keywords
apple tree
Kinect camera
3D point cloud
initial registration
iterative closest point algorithm
分类号
TP391.41 [自动化与计算机技术—计算机应用技术]
S216 [农业科学—农业机械化工程]
下载PDF
职称材料
题名
基于三维点云的苹果树冠层光照分布模型研究
被引量:
3
3
作者
廖崴
郑立华
李民赞
孙红
杨玮
机构
中国农业大学信息与电气工程学院/现代精细农业系统集成研究教育部重点试验室
出处
《中国农业大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2017年第12期156-162,共7页
基金
国家自然科学基金项目(31371532)
文摘
为给果园精细管理中果树修枝整形、果实品质评价以及果实产量估算等提供科学的理论依据和技术指导,以果园自然开心形苹果树为研究对象,基于果树三维点云结构,进行果树冠层空间光照分布建模研究。用三维点云重构技术和点云分割技术获取果树不同高度的点云分层,分别使用像素占比和Graham扫描算法计算各高度点云分层垂直投影的有效投影面积和占地面积及有效叶面积指数。以果树冠层不同高度层的有效叶面积指数为自变量,对不同高度层平均相对光照强度进行线性回归,获得果树冠层光照分布模型,并对模型进行验证。结果表明:所建果树冠层光照分布模型的校正决定系数R2c为0.924,校正均方根误差RMSEC为0.05,验证决定系数R2v为0.955,验证均方根误差RMSEP为0.04,相对分析误差RPD为4.91。该模型具有较高的预测精度和较强的预测能力。
关键词
苹果树
三维点云
相对光照强度
层有效叶面积指数
冠层光照分布模型
Keywords
apple tree
3D point cloud
relative light intensity
layer effective leaf area index
canopy light distribution model
分类号
TP391.41 [自动化与计算机技术—计算机应用技术]
S216 [农业科学—农业机械化工程]
原文传递
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于随机森林算法的自然光照条件下绿色苹果识别
廖崴
郑立华
李民赞
孙红
杨玮
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2017
25
下载PDF
职称材料
2
基于Kinect相机的苹果树三维点云配准
郑立华
麦春艳
廖崴
文瑶
刘刚
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016
31
下载PDF
职称材料
3
基于三维点云的苹果树冠层光照分布模型研究
廖崴
郑立华
李民赞
孙红
杨玮
《中国农业大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2017
3
原文传递
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