Please use this identifier to cite or link to this item:
http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/17816
Title: | การออกแบบและพัฒนาระบบมองเห็นสำหรับระบบทำสวนยางพาราอัตโนมัติ |
Other Titles: | Design and Development of Machine Vision for Automatic Rubber Latex Farming System |
Authors: | ธเนศ เคารพพาพงศ์ รัฐชัย วงศ์ธนวิจิต Faculty of Engineering Computer Engineering คณะวิศวกรรมศาสตร์ ภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ |
Keywords: | หุ่นยนต์;สวนยาง |
Issue Date: | 2020 |
Publisher: | มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ |
Abstract: | This thesis presents a machine vision for an automatic rubber latex-farming robot. The design adopts two RGB-Depth cameras (Intel RealSense D400 Series) with the additional lights that aim under the low-light rubber tree orchards. Two RGB-Depth cameras face a rubber tree at two different depth distances wherefore the tapping-panel coverages and the details of the tapping path. A far-range image dataset is build up with bounding box annotations. The thesis includes two different detection algorithms that handle the RGB and the depth image of the far-range image dataset. A color-based with a sliding window algorithm can detect the tapping position bounding box up to 35.4% average precision at 0.5 loU. A CNN-based detection algorithm, Faster-RCNN with pre-trained MobileNetV2, achieves 80.3% average precision of tapping position and cup detections at 0.5 loU. For a near-range image dataset, the thesis manifests the annotation of the tapping line using a bounding box and a polygonal curve with a refinement algorithm, and a tapping line detection algorithm that benefits the tapping path shadow for extracting the line. The evaluation of the near-range algorithm is in two steps, which are the bounding box to obtain the detection precision and then measures the distance error of the detected results. The algorithm produces 89.9% average precision at 0.5 loU for the bounding box and the average distance error at 13 pixels using Hausdorff Distances within the high-resolution 1280 by 720-pixel images, which equals to 9.0 millimeters respected to camera geometry. |
Abstract(Thai): | วิทยานิพนธ์ฉบับนี้นำเสนอการพัฒนาระบบมองเห็นของระบบทำสวนยางพาราอัตโนมัติ ซึ่ง ทำหน้าที่ตรวจหาตำแหน่งของรอยกรีดบนหน้ายาง และตำแหน่งถ้วยรองน้ำยางที่แขวนติดกับแต่ละต้น สำหรับแขนหุ่นยนต์ในการกรีดและเก็บน้ำยาง โดยระบบมองเห็นใช้งานกล้องถ่ายภาพสีและภาพความลึก พร้อมทั้งไฟ ส่องสว่างในการถ่ายภาพในเวลากลางคืน ระบบมองเห็นประกอบด้วยกล้องถ่ายภาพสองตำแหน่ง ได้แก่ กล้องระยะไกลที่ออกแบบให้สามารถติดตั้งบริเวณฐานหุ่นยนต์ เพื่อมุมรับภาพที่ครอบคลุมตำแหน่งรอยกรีดบนหน้ายาง และกล้องระยะใกล้เพื่อถ่ายภาพในรายละเอียดของแนวรอยกรีด ผู้จัดทำได้รวบรวมชุดข้อมูลภาพถ่ายจากกล้องระยะไกล สำหรับใช้พัฒนาวิธีตรวจหารอย กรีดและถ้วยรองน้ำยาง โดยนำเสนอวิธีกำหนดตำแหน่งอ้างอิงของรอยกรีดและถ้วยรองน้ำยางในภาพด้วยกรอบสี่เหลี่ยมล้อมรอบ (Bounding Box) พร้อมทั้งนำเสนอวิธีตรวจหารอยกรีดและถ้วยรองน้ำยางในภาพจากกล้องมุมกว้าง 2 วิธี ได้แก่ 1.วิธีตรวจหารอยกรีดโดยอาศัยสีโทนแดงบริเวณพื้นที่รอยกรีดเก่าและความเอียงของรอยกรีด ผลการตรวจหามีความแม่นยำเฉลี่ยสูงสุดที่ 35.4% และ 2.วิธีตรวจหารอยกรีดและถ้วยรองน้ำยางด้วยโครงข่ายประสาทเชิงลึกแบบคอนโวลูชันชนิด Faster-RCNN ทำงานร่วมกับ MobileNetV2 มีความแม่นยำเฉลี่ยที่ 89.9% เมื่อวัดผลด้วยอัตราส่วนการซ้อนทับสำหรับวัดผล (Intersection-Over-Union) ที่ 0.5 การรวบรวมชุดภาพถ่ายระยะใกล้สำหรับใช้พัฒนาวิธีตรวจหาแนวรอยกรีด วิทยานิพนธ์ได้ นำเสนอการออกแบบอุปกรณ์ถ่ายภาพสำหรับถ่ายภาพแนวรอยกรีดระยะใกล้ในที่มืด, วิธีกำหนดตำแหน่งแนวรอยกรีดอ้างอิงในภาพถ่ายระยะใกล้ด้วยเส้นโค้งหลายมุม (Polygonal Curve) พร้อมทั้งวิธีการปรับตำแหน่งแนวรอยกรีดอ้างโดยอาศัยข้อมูลจากภาพถ่ายความลึก, และนำเสนอวิธีตรวจหาแนวรอยกรีดในภาพจากกล้องระยะใกล้ โดยใช้เทคนิคการหาความต่างระหว่างภาพ (Image Differencing) เพื่อค้นหาเงาตามแนวรอยกรีดและประมาณขอบของเงาเป็นแนวรอยกรีดเป้าหมาย ซึ่งจากการทดลองวิธีตรวจหาแนวรอย กรีดระยะใกล้สามารถตรวจหาแนวรอยกรีดได้ด้วยความแม่นยำเฉลี่ย 80.3% เมื่อวัดผลด้วยกรอบสี่เหลี่ยมที่อัตราส่วนการ ซ้อนทับที่ 0.5 โดยความคลาดเคลื่อนของแนวรอยกรีดที่ได้ เมื่อคำนวณด้วยระยะทางแบบเฮาส์ดอฟฟ์มีค่าเฉลี่ยประมาณ 13 พิกเซลในภาพขนาด 1280x720 พิกเซล หรือเท่ากับ 9.0 มิลลิเมตร ในระนาบความลึกที่ขนานกับระนาบรับภาพของกล้อง |
Description: | วิทยานิพนธ์ (ปร.ด. (วิศวกรรมคอมพิวเตอร์))--มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์, 2563 |
URI: | http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/17816 |
Appears in Collections: | 241 Thesis |
Files in This Item:
File | Description | Size | Format | |
---|---|---|---|---|
447050.pdf | 41 MB | Adobe PDF | View/Open |
This item is licensed under a Creative Commons License