This master thesis project is carried out by one student at the Royal Institute of Technology in collaboration with Cybercom Group. The aim was to evaluate and compare system design strategies for fruit recognition in harvesting robots and the performance of supervised machine learning classification methods when applied to this specific task. The thesis covers the basics of these systems; to which parameters, constraints, requirements, and design decisions have been investigated. The framework is used as a foundation for the implementation of both sensing system, and processing and classification algorithms. A plastic tomato plant with fruit of varying maturity was used as a basis for training and testing, and a Kinect v2 for Windows including sensors for high resolution color-, depth, and IR data was used for image acquisition. The obtained data were processed and features of objects of interest extracted using MATLAB and a SDK for Kinect provided by Microsoft. Multiple views of the plant were acquired by having the plant rotate on a platform controlled by a stepper motor and an Ardunio Uno. The algorithms tested were binary classifiers, including Support Vector Machine, Decision Tree, and k-Nearest Neighbor. The models were trained and validated using a five fold cross validation in MATLABs Classification Learner application. Peformance metrics such as precision, recall, and the F1-score, used for accuracy comparison, were calculated. The statistical models k-NN and SVM achieved the best scores. The method considered most promising for fruit recognition purposes was the SVM. / Det här masterexamensarbetet har utförts av en student från Kungliga Tekniska Högskolan i samarbete med Cybercom Group. Målet var att utvärdera och jämföra designstrategier för igenkänning av frukt i en skörderobot och prestandan av klassificerande maskininlärningsalgoritmer när de appliceras på det specifika problemet. Arbetet omfattar grunderna av dessa system; till vilket parametrar, begränsningar, krav och designbeslut har undersökts. Ramverket användes sedan som grund för implementationen av sensorsystemet, processerings- och klassifikationsalgoritmerna. En tomatplanta i pplast med frukter av varierande mognasgrad användes som bas för träning och validering av systemet, och en Kinect för Windows v2 utrustad med sensorer för högupplöst färg, djup, och infraröd data anvöndes för att erhålla bilder. Datan processerades i MATLAB med hjälp av mjukvaruutvecklingskit för Kinect tillhandahållandet av Windows, i syfte att extrahera egenskaper ifrån objekt på bilderna. Multipla vyer erhölls genom att låta tomatplantan rotera på en plattform, driven av en stegmotor Arduino Uno. De binära klassifikationsalgoritmer som testades var Support Vector MAchine, Decision Tree och k-Nearest Neighbor. Modellerna tränades och valideras med hjälp av en five fold cross validation i MATLABs Classification Learner applikation. Prestationsindikatorer som precision, återkallelse och F1- poäng beräknades för de olika modellerna. Resultatet visade bland annat att statiska modeller som k-NN och SVM presterade bättre för det givna problemet, och att den sistnömnda är mest lovande för framtida applikationer.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-217859 |
| Date | January 2017 |
| Creators | Björk, Gabriella |
| Publisher | KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ITM-EX ; 2017:164 |
Page generated in 0.0044 seconds