論文の概要: Statistical shape representations for temporal registration of plant
components in 3D
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.11526v2
- Date: Tue, 6 Jun 2023 20:17:36 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-08 20:13:10.986918
- Title: Statistical shape representations for temporal registration of plant
components in 3D
- Title(参考訳): 3次元における植物成分の時間的登録のための統計的形状表現
- Authors: Karoline Heiwolt, Cengiz \"Oztireli, Grzegorz Cielniak
- Abstract要約: 形状特徴を用いることで側頭器官のマッチングが向上することを示す。
これは、ライフサイクル全体のフェノタイピングを可能にするロボット作物監視に不可欠である。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 5.349852254138086
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Plants are dynamic organisms and understanding temporal variations in
vegetation is an essential problem for robots in the wild. However, associating
repeated 3D scans of plants across time is challenging. A key step in this
process is re-identifying and tracking the same individual plant components
over time. Previously, this has been achieved by comparing their global spatial
or topological location. In this work, we demonstrate how using shape features
improves temporal organ matching. We present a landmark-free shape compression
algorithm, which allows for the extraction of 3D shape features of leaves,
characterises leaf shape and curvature efficiently in few parameters, and makes
the association of individual leaves in feature space possible. The approach
combines 3D contour extraction and further compression using Principal
Component Analysis (PCA) to produce a shape space encoding, which is entirely
learned from data and retains information about edge contours and 3D curvature.
Our evaluation on temporal scan sequences of tomato plants shows, that
incorporating shape features improves temporal leaf-matching. A combination of
shape, location, and rotation information proves most informative for
recognition of leaves over time and yields a true positive rate of 75%, a 15%
improvement on sate-of-the-art methods. This is essential for robotic crop
monitoring, which enables whole-of-lifecycle phenotyping.
- Abstract(参考訳): 植物は動的生物であり、植生の時間変化を理解することは野生のロボットにとって不可欠な問題である。
しかし、時間をかけて3Dスキャンを繰り返すことは難しい。
このプロセスにおける重要なステップは、同じ植物コンポーネントを時間とともに再識別し、追跡することです。
以前は、地球上の空間的・トポロジカルな位置を比較することで達成されていた。
本研究は, 形状特徴を用いた時間的臓器整合性の向上を実証する。
本研究では,葉の3次元形状特徴を抽出し,数パラメータで葉形状と曲率を効率的に特徴付け,特徴空間における個々の葉の関連付けを可能にするランドマークフリー形状圧縮アルゴリズムを提案する。
このアプローチは、主成分分析(PCA)を用いた3次元輪郭抽出とさらなる圧縮を組み合わせて、データから完全に学習され、エッジ輪郭や3次元曲率に関する情報を保持する形状空間符号化を生成する。
トマト葉の経時的走査配列について評価したところ, 形状の特徴を取り入れた場合, 側頭葉の整合性が向上することがわかった。
形状、位置、回転情報の組み合わせは、葉の経時的認識に最も有益であり、正の正の率は75%であり、芸術的な方法では15%改善されている。
これは、ライフサイクル全体のフェノタイピングを可能にするロボット作物監視に不可欠である。
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