Accurate depth-sensing plays a crucial role in securing a high success rate of robotic harvesting in natural orchard environments. Solid-state LiDAR (SSL), a recently introduced LiDAR technique, can perceive high-resolution geometric information of the scenes, which can be potential utilised to receive accurate depth information. Meanwhile, the fusion of the sensory information from LiDAR and camera can significantly enhance the sensing ability of the harvesting robots. This work introduces a LiDAR-camera fusion-based visual sensing and perception strategy to perform accurate fruit localisation for a harvesting robot in the apple orchards. Two SOTA extrinsic calibration methods, target-based and targetless-based, are applied and evaluated to obtain the accurate extrinsic matrix between the LiDAR and camera. With the extrinsic calibration, the point clouds and color images are fused to perform fruit localisation using a one-stage instance segmentation network. Experimental shows that LiDAR-camera achieves better quality on visual sensing in the natural environments. Meanwhile, introducing the LiDAR-camera fusion largely improves the accuracy and robustness of the fruit localisation. Specifically, the standard deviations of fruit localisation by using LiDAR-camera at 0.5 m, 1.2 m, and 1.8 m are 0.245, 0.227, and 0.275 cm respectively. These measurement error is only one one fifth of that from Realsense D455. Lastly, we have attached our visualised point cloud to demonstrate the highly accurate sensing method.


翻译:精密的深度遥感在自然果园环境中确保高成功率的机器人采集方面发挥着关键作用。 固态激光雷达(SSL)是最近推出的液态激光雷达(SSL)技术,可以感知到高分辨率的场景几何信息,有可能用于获取准确深度信息。 同时,从激光雷达(LIDAR)和照相机收集的感官信息能够大大增强采集机器人的感知能力。 这项工作引入了一个基于激光雷达(LIDAR)集成的视觉感知和感知战略,以便为苹果果园的采摘机器人实现准确的水果定位。 两个SOTA(SSL)的精确度校准方法,即基于目标的和无目标的SOTA(SSL)技术,可以感知高清晰度的场景色信息。 通过外校准、点云和彩色图像结合,可以使用一个片断断的图像(LDAR)的精确度和图像(LIAR)的精确度定位方法在自然环境中达到更高质量。同时,使用激光雷达(LAAR)的精确度(LARC)的精确度和图像(LARC)的精确度(I)的精确度(I)的精确)的精确度,通过一个标准(OLI)的精确度(B)的精确度(B)的精确度(O)的精确度(OLI)的精确度(B)和(B)的精确度(B),通过一个)。

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