Estimativa de diâmetro de troncos de eucalipto a partir de nuvens de pontos LiDAR de smartphone e Redes Neurais Profundas

dc.contributor.advisor-co1Vieira, Gabriel da Silva
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9290516928216163
dc.contributor.advisor1Soares, Fabrizzio Alphonsus Alves de Melo Nunes
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7206645857721831
dc.contributor.referee1Soares, Fabrizzio Alphonsus Alves de Melo Nunes
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7206645857721831
dc.contributor.referee2Fernandes, Deborah Silva Alves
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/0380764911708235
dc.contributor.referee3Cabacinha, Christian Dias
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/7626216490380053
dc.contributor.referee4Pedrini, Helio
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/9600140904712115
dc.contributor.referee5Costa, Ronaldo Martins da
dc.contributor.referee5Latteshttp://lattes.cnpq.br/7080590204832262
dc.creatorRodrigues, Welington Galvão
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/7647778556346999
dc.date.accessioned2025-12-15T17:51:46Z
dc.date.available2025-12-15T17:51:46Z
dc.date.issued2025-10-21
dc.description.abstractAccurate measurement of dendrometric parameters, particularly the Diameter at Breast Height (DBH), is fundamental for forest inventory and sustainable management. However, traditional field methods are labor-intensive, timeconsuming, and prone to error. The integration of LiDAR sensors into consumer-grade smartphones offers a scalable and cost-effective alternative, yet requires robust computational methods to process the resulting 3D point cloud data. This thesis presents a novel, end-to-end framework for the automated measurement of DBH in eucalyptus trees by leveraging deep learning for 3D reconstruction and semantic segmentation. We develop and validate two distinct processing pipelines: one that reconstructs complete 360- degree tree models from rapid, partial scans using a point cloud completion architecture, and another that processes full-circle scans captured directly in the field. Both workflows converge into a shared segmentation stage where a PointTransformer network performs high-fidelity semantic segmentation to precisely isolate the DBH region from the tree stem. An automated algorithm then calculates the diameter from the segmented point cloud. Our results demonstrate that the proposed framework achieves high precision, with measurements showing no statistically significant difference from manual caliper methods. The direct-scan pipeline proved superior, achieving a RMSE of less than 0.55 cm across all tree classes. Critically, the methodology yields a transformative improvement in operational efficiency, reducing in-field data collection time by three to thirty-fold. By validating a high-precision, low-cost workflow, this research provides a significant step toward the automation of forest inventories, enabling more efficient and data-driven practices in precision forestry. To foster future research, two novel datasets containing 880 annotated tree scans are also made publicly available.eng
dc.description.resumoA medição precisa de parâmetros dendrométricos, particularmente o Diâmetro à Altura do Peito (DAP), é fundamental para o inventário florestal e o manejo sustentável. No entanto, os métodos de campo tradicionais são trabalhosos, demorados e propensos a erros. A integração de sensores LiDAR em smartphones oferece uma alternativa escalável e de baixo custo, mas requer métodos computacionais robustos para processar os dados 3D resultantes. Esta tese apresenta um framework para a medição automatizada do DAP em árvores de eucalipto, utilizando aprendizado profundo para reconstrução 3D e segmentação semântica. Desenvolvemos e validamos dois pipelines de processamento distintos: um que reconstrói modelos de árvores completos de 360 graus a partir de varreduras rápidas e parciais, usando uma arquitetura de completude de nuvem de pontos, e outro que processa varreduras circulares completas capturadas diretamente no campo. Ambos os fluxos de trabalho convergem para uma etapa de segmentação compartilhada, onde uma rede PointTransformer realiza uma segmentação de alta fidelidade para isolar com precisão a região do DAP do tronco da árvore. Um algoritmo calcula então o diâmetro a partir da nuvem de pontos segmentada. Nossos resultados demonstram que o framework proposto alcança alta precisão, com medições que não apresentam diferença estatisticamente significativa em relação aos métodos manuais com suta. O pipeline de varredura direta mostrou-se superior, atingindo um RMSE inferior a 0,55 cm em todas as classes de árvores. A metodologia proposta aumenta significativamente a eficiência operacional, reduzindo o tempo de coleta em campo de três a trinta vezes. O fluxo de trabalho validado, de alta precisão e baixo custo, avança a automação dos inventários florestais e promove práticas mais eficientes na silvicultura de precisão. Dois conjuntos de dados públicos com 880 varreduras anotadas são disponibilizados para futuras pesquisas.
dc.identifier.citationRODRIGUES, Welington Galvão. Estimativa de diâmetro de troncos de eucalipto a partir de nuvens de pontos LiDAR de smartphone e Redes Neurais Profundas. 2025. 246p. Tese (Doutorado em Ciência da Computação) - Instituto de Informática, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2025.
dc.identifier.urihttps://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/14967
dc.languageeng
dc.publisherUniversidade Federal de Goiáspor
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentInstituto de Informática - INF (RMG)
dc.publisher.initialsUFGpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Ciência da Computação (INF)
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectInventário florestalpor
dc.subjectLiDAR móvelpor
dc.subjectAprendizado profundopor
dc.subjectNuvens de pontos 3Dpor
dc.subjectEucaliptopor
dc.subjectForest inventoryeng
dc.subjectMobile LiDAReng
dc.subjectDeep learningeng
dc.subject3D Point cloudseng
dc.subjectEucalyptuseng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
dc.titleEstimativa de diâmetro de troncos de eucalipto a partir de nuvens de pontos LiDAR de smartphone e Redes Neurais Profundas
dc.title.alternativeAutomated measurement of dendrometric parameters using smartphone LiDAR and Deep Learning Techniqueseng
dc.typeTese

Arquivos

Pacote Original

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Carregando...
Imagem de Miniatura
Nome:
Tese - Welington Galvão Rodrigues - 2025.pdf
Tamanho:
72.5 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format

Licença do Pacote

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Carregando...
Imagem de Miniatura
Nome:
license.txt
Tamanho:
1.71 KB
Formato:
Item-specific license agreed upon to submission
Descrição: