Multi-staged Deep Learning approach for automatic counting and detecting banana trees in UAV images using Convolutional Neural Networks

Die Arbeit bearbeitet ein schwieriges Problem bei der automatisierten Überwachung von Pflanzenzuständen auf Bauernhöfen und Plantagen. Sie schlägt eine auf Deep Learning basierende Methode vor, um Bananenbäume auf einer Bananenplantage mittels Drohnenbildern automatisch zu detektieren und zu zählen. Die Schwierigkeit dieser Aufgabe besteht darin, dass sich Bananenbaumkronen sehr oft überlappen. Selbst für einen Menschen ist diese Aufgabe sehr schwierig zu erledigen. Die Aufgabe zerfällt damit in zwei Teile: Lokalisierung (Detektion) und Zählung.

Zur Lösung dieses Problems wird ein mehrstufiger Ansatz verwendet: ein Klassifikator erkennt, ob eine ROI eine Bananenbaumkrone enthält, ein folgender Regressor bestimmt die Koordinaten der Kronenkandidaten in der ROI. Eine abschließende Aggregation fasst die Baumkronenkandidaten zu erkannten Baumzentren zusammen. Diese sind zum Schluss die gesuchten Baumkronen. Die entwickelte Methode wird auf einem Testfall mit vielversprechenden Ergebnissen evaluiert. Auf diesem Testfall, wo dicht gepflanzte Bäume stehen, erreicht das Modell ein Margin- Of-Error von 0.0821. Dies entspricht einer Güte von 91.79% bei der Zählungsaufgabe. Hervorzuheben ist der geringe durchschnittliche Abstandsfehler von etwa 43 cm bei der Lokalisierungsaufgabe.

Kolloqium: 24.09.2018

Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Sven Buchholz, Dipl.-Inform. Ingo Boersch, Jan Vogt (Orca Geo Services GmbH, Brandenburg)

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