論文の概要: Active Robotic Perception for Disease Detection and Mapping in Apple Trees
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.23112v1
- Date: Tue, 24 Mar 2026 12:05:46 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-25 19:53:37.462662
- Title: Active Robotic Perception for Disease Detection and Mapping in Apple Trees
- Title(参考訳): Apple樹の病気検出とマッピングのためのアクティブロボット知覚
- Authors: Hayden Feddock, Francisco Yandun, Srđan Aćimović, Abhisesh Silwal,
- Abstract要約: 大規模な果樹園生産には、時間と正確な病気のモニタリングが必要である。
ルーティン・マニュアル・スカウトは労働集約的であり、近代的な作戦の規模では経済的に非現実的である。
本研究は,リンゴの休眠木における標的疾患の検出とマッピングのための自律移動能動認識システムを提案する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 1.565870461096057
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
- Abstract: Large-scale orchard production requires timely and precise disease monitoring, yet routine manual scouting is labor-intensive and financially impractical at the scale of modern operations. As a result, disease outbreaks are often detected late and tracked at coarse spatial resolutions, typically at the orchard-block level. We present an autonomous mobile active perception system for targeted disease detection and mapping in dormant apple trees, demonstrated on one of the most devastating diseases affecting apple today -- fire blight. The system integrates flash-illuminated stereo RGB sensing, real-time depth estimation, instance-level segmentation, and confidence-aware semantic 3D mapping to achieve precise localization of disease symptoms. Semantic predictions are fused into the volumetric occupancy map representation enabling the tracking of both occupancy and per-voxel semantic confidence, building actionable spatial maps for growers. To actively refine observations within complex canopies, we evaluate three viewpoint planning strategies within a unified perception-action loop: a deterministic geometric baseline, a volumetric next-best-view planner that maximizes unknown-space reduction, and a semantic next-best-view planner that prioritizes low-confidence symptomatic regions. Experiments on a fabricated lab tree and five simulated symptomatic trees demonstrate reliable symptom localization and mapping as a precursor to a field evaluation. In simulation, the semantic planner achieves the highest F1 score (0.6106) after 30 viewpoints, while the volumetric planner achieves the highest ROI coverage (85.82\%). In the lab setting, the semantic planner attains the highest final F1 (0.9058), with both next-best-view planners substantially improving coverage over the baseline.
- Abstract(参考訳): 大規模な果樹園生産は、タイムリーで正確な病気のモニタリングを必要とするが、日常的な手動スカウトは労働集約的で、近代的な作業の規模では経済的に非現実的である。
その結果、病気の発生は遅く検出され、通常は果樹園ブロックレベルで、粗い空間分解能で追跡される。
我々は,リンゴの休眠木において,標的とする疾患の検出とマッピングを行う自律移動型能動認識システムを提案する。
このシステムは、フラッシュ照射されたステレオRGBセンシング、リアルタイム深度推定、インスタンスレベルのセグメンテーション、および信頼性を考慮したセマンティック3Dマッピングを統合して、疾患症状の正確な局所化を実現する。
セマンティックな予測を体積占有地図表現に融合し、占有率と語彙ごとのセマンティックな信頼度の両方をトラッキングし、農家のための実用的な空間地図を構築する。
複雑なキャノピー内での観察を活発に改善するために、決定論的幾何学的ベースライン、未知空間の縮小を最大化するボリューム次ベストビュープランナー、低信頼のシンプトマティック領域を優先するセマンティック次ベストビュープランナーの3つの視点計画戦略を評価した。
実験室木と5本の模擬共生木を用いた実験により, 現場評価の先駆けとして, 信頼性の高い症状の局在化とマッピングが示された。
シミュレーションでは、30視点で、セマンティックプランナーが最高F1スコア(0.6106)、ボリュームプランナーが最高ROIカバレッジ(85.82\%)を達成する。
実験室では、セマンティックプランナーが最上位のF1(0.9058)に達し、両方の次のベストビュープランナーがベースラインのカバレッジを大幅に改善した。
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