Исследователи ЛЭТИ научили нейросеть выявлять участки леса, пораженные опасными жуками-вредителями, по снимкам с беспилотников
Разработка международного научного коллектива, в который вошли ученые ЛЭТИ, в перспективе позволит ускорить мониторинг естественных лесных массивов для защиты от жуков-короедов.
Большой еловый лубоед – это крупный жук, личинки которого питаются корой ели и сосны в Северной и Центральной Европе, а также в России. Насекомое относится к особо опасным вредителям ценных пород дерева.
Хотя обычно лубоед обитает на старых трухлявых деревьях, однако из-за увеличения популяции, вызванного, в том числе климатическими изменениями, в последние годы такие жуки нападают даже на здоровые деревья. Этот процесс наносит серьезный ущерб лесным территориям разных стран и требует разработки инструментов для оперативного контроля популяции елового лубоеда.
«Современные изображения в высоком разрешении, созданные камерами с беспилотных летательных аппаратов позволяют визуально определить участки леса, которые повреждены лубоедами. Мы собрали датасет таких изображений и на его основе обучили несколько нейросетей самостоятельно выявлять жуков», – рассказывает инженер кафедры автоматики и процессов управления СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Анастасия Сафонова.
Для обнаружения зараженных деревьев на снимках, собранных с помощью дронов, ученые решили адаптировать несколько версий уже существующей нейросети YOLO, которая в ходе экспериментов продемонстрировала хорошую точность распознавания (до 95%).
Данные для исследования были собраны в Чупрене – крупнейшем биосферном заповеднике Болгарии, около 90% которого покрывают хвойные и смешанные леса. Для обучения нейросетевых моделей ученые использовали 400 предварительно обработанных изображений, предоставленных Болгарской академией наук. Результаты исследования опубликованы в научном журнале IEEE Access.
«В дальнейшем результаты наших исследований могут применяться для своевременной профилактики распространения елового лубоеда и других короедов, которые будут угрожать лесным массивам», - добавляет доцент кафедры автоматики и процессов управления СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Дмитрий Каплун.
Помимо специалистов ЛЭТИ в исследовании принимали участие ученые Сибирского федерального университета (Красноярск) и университета им. Имама Джа`афара Аль-Садика (Ирак). Работа учёных ЛЭТИ была поддержана Министерством образования и науки Российской Федерации в рамках проекта по Государственному заданию № FSEE-2020-0002.