Автоматизация формирования набора изображений крон деревьев, полученных с использованием БПЛА, для задач обучения нейронных сетей

DOI: 10.21293/1818-0442-2025-28-2-130-136

Скачать текст статьи в формате PDF

Скачать JATS xml

Аннотация: Картирование деревьев является важным типом информации, востребованной в различных областях исследований и практики. Однако решение этой задачи является дорогостоящим и трудоемким процессом, что затрудняет мониторинг обширных территорий. Следовательно, автоматические методы необходимы для оптимизации карто-графирования деревьев в лесных массивах. Предлагается программный инструмент, в основе которого находится набор изображений крон деревьев, полученных с использованием беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), необходимых для обучения нейронных сетей. Основой накапливаемого набора являются кроны деревьев на изоб-ражениях RGB с высоким пространственным разрешением (1–10 см). Разработана методика, которая позволяет выравнивать изображения крон деревьев, полученных на разных высотах, которые затем являются основой для формирования набора изображений крон хвойных деревьев. Для подготовки этого набора был применен метод выделения крон каждого дерева в полуавтоматической программе аннотирования изображений. Предлагаемый подход и полученный набор изображений могут быть успешно использованы для обучения нейронных сетей и других подходов машинного обучения, а также методов компьютерного зрения.

Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат (БПЛА), RGB, дерево, кроны, сегментация изображений

Библиография статьи:
Катаев М. Ю. Автоматизация формирования набора изображений крон деревьев, полученных с использованием БПЛА, для задач обучения нейронных сетей / М. Ю. Катаев [и др.] // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. – 2025. – Т. 28, № 2. – С. 130–136. DOI: 10.21293/1818-0442-2025-28-2-130-136

Авторы и правообладатели:

  • Катаев М. Ю.
  • Карташов Е. Ю.
  • Лукьянов А. К. , Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (Томск, Россия)
  • Скворцов Я. О. , Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (Томск, Россия)
  • Шурыгин Ю. А. , Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (Томск, Россия)
  • Катаев-Михаил-Юрьевич М. Ю. , Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (Томск, Россия)

  • 1. Курбанов Э.А. Дистанционные методы в лесном хозяйстве: учеб. пособие / Э.А. Курбанов, О.Н. Воробьев. – Йошкар-Ола: Поволжский гос. технологический ун-т, 2020. – 266 с.
  • 2. Szeliski R. Computer vision: algorithms and applications. – Springer Nature, 2022. – 1232 p.
  • 3. Анирад К. Искусственный интеллект и компьютерное зрение. Реальные проекты на Python, Keras и TensorFlow / К. Анирад, Г. Сиддха, К. Мехер. – СПб.: Питер, 2023. – 624 с.
  • 4. Брагинский М.Я., Тараканов Д.В. Оценка состояния растений с использованием сверточных нейронных сетей // Вестник кибернетики. – 2021. – № 1 (41). – С. 41–50.
  • 5. Толкач И.В. Методы оценки сосновых таксационно-дешифровочных показателей на цифровых снимках / И.В. Толкач, О.С. Бахур // Проблемы лесоведения и лесоводства: сборник науч. трудов. – Гомель: Институт леса НАН, 2012. – № 72. – С. 354–362.
  • 6. Минаев, В.Н. Таксация леса / В.Н. Минаев, Л.Л. Леонтьев, Ф.В. Ковязин. – СПб.: Лань, 2020. – 240 с.
  • 7. Кузьменков М.В. Таксационно-лесоустроительный справочник / М.В. Кузьменков, А.П. Кулагин, А.В. Таркан, Р.С. Бузуновский. – Минск: Редакция журнала «Лесное и охотничье хозяйство», 2019. – 336 с.
  • 8. Катаев М.Ю. Методика и программа атмосферной коррекции изображений беспилотных летательных аппаратов в задаче безопасной локации растительности / М.Ю. Катаев, Е.Ю. Карташов, Д.С. Смирнов // Доклады ТУСУР. – 2021. – Т. 24, № 4. – С. 73–78.
  • 9. Rodriguez E. Forest disturbance characterization in the era of earth observation big data: A mapping review / E. Rodriguez, P.M. Schlerf, A. Roder, J. Stoffels, T. Udelhoven // International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation. – 2024. – Vol. 128. – P. 1–13.
  • 10. Катаев М.Ю. Методика кластеризации сельскохозяйственных полей по RGB-изображениям беспилотных летательных аппаратов / М.Ю. Катаев, Е.Ю. Карташов, А.А. Кузнецов // Доклады ТУСУР. – 2021. – Т. 24, № 3. – С. 50–56.
  • 11. Kinoshenko D. A Partition Metric for Clustering Features Analysis / D. Kinoshenko, V. Mashtalir , V. Shlyakhov // International Journal Information Theories and Applications. – 2007. – Vol.14. – No. 3. – Р. 230–236.
  • 12. Алексеева В.А. Использование методов машинного обучения в задачах бинарной классификации / В.А. Алексеева // Автоматизация процессов управления. – 2015. № 4. – С. 58–63.
  • 13. Колесников А.А. Использование технологий машинного обучения при решении геоинформационных задач / А.А. Колесников, П.М. Кикин, Е.В. Комиссарова, Е.Л. Касьянова // ИнтерКарто. ИнтерГис: материалы междунар. конф. – Петрозаводск, 2018. – № 24. – С. 371–384
  • 14. Смирнов А.В. Использование механизма сверточных нейронных сетей для поиска объектов на аэрофотоснимках / А.В. Смирнов, Е.С. Иванов // Программные системы: теория и приложения. – 2017. – № 4 (35). – С. 85–99.
  • 15. Geetha G. A Review on Various Image Interpolation Techniques / G Geetha., S. Nafeesathu // International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET). – 2021. – Vol. 8, № 7. – P. 467–470.
  • 16. Quan Y. Centralized Feature Pyramid for Object Detection / Y. Quan, D. Zhang, L. Zhang, J. Tang // IEEE Transactions on Image Processing. – 2023. – Vol. 32. – P. 4341–4354.
Адрес редакции

  634050, г. Томск, пр. Ленина, 40, МК, каб. 310/2

  (3822) 701-582, внутр.: 1456

  journal@tusur.ru