Estimativa de diâmetro de troncos de eucalipto a partir de nuvens de pontos LiDAR de smartphone e Redes Neurais Profundas
| dc.contributor.advisor-co1 | Vieira, Gabriel da Silva | |
| dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/9290516928216163 | |
| dc.contributor.advisor1 | Soares, Fabrizzio Alphonsus Alves de Melo Nunes | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/7206645857721831 | |
| dc.contributor.referee1 | Soares, Fabrizzio Alphonsus Alves de Melo Nunes | |
| dc.contributor.referee1Lattes | http://lattes.cnpq.br/7206645857721831 | |
| dc.contributor.referee2 | Fernandes, Deborah Silva Alves | |
| dc.contributor.referee2Lattes | http://lattes.cnpq.br/0380764911708235 | |
| dc.contributor.referee3 | Cabacinha, Christian Dias | |
| dc.contributor.referee3Lattes | http://lattes.cnpq.br/7626216490380053 | |
| dc.contributor.referee4 | Pedrini, Helio | |
| dc.contributor.referee4Lattes | http://lattes.cnpq.br/9600140904712115 | |
| dc.contributor.referee5 | Costa, Ronaldo Martins da | |
| dc.contributor.referee5Lattes | http://lattes.cnpq.br/7080590204832262 | |
| dc.creator | Rodrigues, Welington Galvão | |
| dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/7647778556346999 | |
| dc.date.accessioned | 2025-12-15T17:51:46Z | |
| dc.date.available | 2025-12-15T17:51:46Z | |
| dc.date.issued | 2025-10-21 | |
| dc.description.abstract | Accurate 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.resumo | A 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.citation | RODRIGUES, 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.uri | https://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/14967 | |
| dc.language | eng | |
| dc.publisher | Universidade Federal de Goiás | por |
| dc.publisher.country | Brasil | por |
| dc.publisher.department | Instituto de Informática - INF (RMG) | |
| dc.publisher.initials | UFG | por |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação (INF) | |
| dc.rights | Acesso Aberto | |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
| dc.subject | Inventário florestal | por |
| dc.subject | LiDAR móvel | por |
| dc.subject | Aprendizado profundo | por |
| dc.subject | Nuvens de pontos 3D | por |
| dc.subject | Eucalipto | por |
| dc.subject | Forest inventory | eng |
| dc.subject | Mobile LiDAR | eng |
| dc.subject | Deep learning | eng |
| dc.subject | 3D Point clouds | eng |
| dc.subject | Eucalyptus | eng |
| dc.subject.cnpq | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO | |
| dc.title | Estimativa de diâmetro de troncos de eucalipto a partir de nuvens de pontos LiDAR de smartphone e Redes Neurais Profundas | |
| dc.title.alternative | Automated measurement of dendrometric parameters using smartphone LiDAR and Deep Learning Techniques | eng |
| dc.type | Tese |