基于改进DGCNN的树木点云分割方法

刘超, 卜鑫荣, 刘慧, 杨官学, 沈跃, 徐婕

南京农业大学学报 ›› 2025, Vol. 48 ›› Issue (01) : 240-248.

基于改进DGCNN的树木点云分割方法

  • 刘超, 卜鑫荣, 刘慧, 杨官学, 沈跃, 徐婕
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摘要

[目的]通过目标分割为果园喷雾机提供树木的表征信息,使喷雾机能够实现精准喷雾。在分割过程中,对苗圃中的树冠、树干等不同部位进行分割,可以帮助喷雾机对喷雾部分对靶,在果园或苗圃景观中实现自动导航以及精准喷药等操作。与图片相比,点云能够更好地表征树木的三维结构并且受照明条件影响小,因此针对点云树木设计分割算法更适合应用在果园、苗圃等室外环境作业的农业机械。[方法]本文基于DGCNN提出了一种分割精度准确、参数量小的树木点云分割网络——TSNet,它可以很容易被部署在果园喷雾机上。该网络主要具有以下特点:1)该网络是基于DGCNN改进的,可以更好实现点云分割任务;2)网络引入了连续递归门控卷积模块(g~nConv),可以提高树木分割的准确率;3)为避免全局信息损失并增加信息传递效率,我们设计了权重通道用于特征传递。[结果]TSNet分割树木的mIoU达到90.08%,模型大小为0.72 M,优于PointNet、PointNet++、DGCNN、CurveNet、PointMLP和D-PointNet++等常用的点云分割算法。[结论]TSNet能够为苗圃树木检测识别和农业机器人作业提供更准确的感知信息。

关键词

点云 / 树木分割 / 深度学习 / 精准喷雾 / 果园喷雾机

中图分类号

S491 / TP391.41 / TP18

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刘超, 卜鑫荣, 刘慧, 杨官学, 沈跃, 徐婕. 基于改进DGCNN的树木点云分割方法. 南京农业大学学报. 2025, 48(01): 240-248

基金

国家自然科学基金项目(32171908)

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