ИИ помогает находить деревья в лесу: учёные создали метод 3D-реконструкции лесов

Исследователи из Университета Пердью и Кильского университета представили новый метод ИИ под названием TreeStructor для изоляции и реконструкции деревьев в лесу из данных дистанционного зондирования (лидар). Ранее алгоритмы могли лишь частично воссоздавать форму отдельного дерева из чистых данных, но работа с целым лесом была гораздо сложнее.

Как объяснил соавтор работы Бедржих Бенеш, искусственные структуры симметричны, а природные — стохастичны и нерегулярны, что затрудняет их реконструкцию. Ключевая идея TreeStructor в том, что растительность содержит множество повторяющихся частей в разных масштабах.

Метод использует «словарь» — набор трёхмерных геометрических форм, представляющих части деревьев. ИИ-модель сопоставляет участки облака точек (полученных лидаром) с элементами этого словаря, а затем заменяет точки на наиболее подходящие геометрические формы, создавая сеть взаимосвязанных объектов.

«Создание словаря деревьев — это значительный шаг к идентификации видов», — отметил соавтор Сонглин Фей. Развитие метода позволит не только реконструировать дерево, но и определять его тип.

Система была обучена на тысячах синтетически сгенерированных виртуальных деревьев. После обучения она способна обрабатывать данные реальных лидарных сканирований, быстро воссоздавая сотни деревьев за несколько минут. Ограничения метода включают сложности с обнаружением сухостоя, кустов и другого подлеска, а также зависимость от разрешения лидара.