undefined

Tree Species Classification of Drone Hyperspectral and RGB Imagery with Deep Learning Convolutional Neural Networks

Julkaisuvuosi

2020

Tekijät

Nezami, Somayeh ; Khoramshahi, Ehsan; Nevalainen, Olli ; Pölönen, Ilkka; Honkavaara, Eija

Tiivistelmä

Interest in drone solutions in forestry applications is growing. Using drones, datasets can be captured flexibly and at high spatial and temporal resolutions when needed. In forestry applications, fundamental tasks include the detection of individual trees, tree species classification, biomass estimation, etc. Deep neural networks (DNN) have shown superior results when comparing with conventional machine learning methods such as multi-layer perceptron (MLP) in cases of huge input data. The objective of this research is to investigate 3D convolutional neural networks (3D-CNN) to classify three major tree species in a boreal forest: pine, spruce, and birch. The proposed 3D-CNN models were employed to classify tree species in a test site in Finland. The classifiers were trained with a dataset of 3039 manually labelled trees. Then the accuracies were assessed by employing independent datasets of 803 records. To find the most efficient set of feature combination, we compare the performances of 3D-CNN models trained with hyperspectral (HS) channels, Red-Green-Blue (RGB) channels, and canopy height model (CHM), separately and combined. It is demonstrated that the proposed 3D-CNN model with RGB and HS layers produces the highest classification accuracy. The producer accuracy of the best 3D-CNN classifier on the test dataset were 99.6%, 94.8%, and 97.4% for pines, spruces, and birches, respectively. The best 3D-CNN classifier produced ~5% better classification accuracy than the MLP with all layers. Our results suggest that the proposed method provides excellent classification results with acceptable performance metrics for HS datasets. Our results show that pine class was detectable in most layers. Spruce was most detectable in RGB data, while birch was most detectable in the HS layers. Furthermore, the RGB datasets provide acceptable results for many low-accuracy applications.
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Ilmatieteen laitos

Nevalainen Olli Orcid -palvelun logo

Maanmittauslaitos

Khoramshahi Ehsan

Honkavaara Eija

Nezami Somayeh

Jyväskylän yliopisto

Pölönen Ilkka Orcid -palvelun logo

Helsingin yliopisto

Khoramshahi Ehsan

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Emojulkaisun nimi

Remote Sensing

Kustantaja

MDPI

Volyymi

12

Numero

7

Artikkelinumero

1070

Julkaisu­foorumi

71359

Julkaisufoorumitaso

1

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Kyllä

Julkaisukanavan avoin saatavuus

Kokonaan avoin julkaisukanava

Rinnakkaistallennettu

Kyllä

Muut tiedot

Tieteenalat

Tietojenkäsittely ja informaatiotieteet; Geotieteet; Metsätiede

Avainsanat

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Julkaisumaa

Sveitsi

Kustantajan kansainvälisyys

Kansainvälinen

Kieli

englanti

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Ei

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Ei

DOI

10.3390/rs12071070

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä