論文の概要: Manual Labelling Artificially Inflates Deep Learning-Based Segmentation Performance on Closed Canopy: Validation Using TLS

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.14273v1
• Date: Tue, 18 Mar 2025 14:09:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-19 14:17:36.505108
• Title: Manual Labelling Artificially Inflates Deep Learning-Based Segmentation Performance on Closed Canopy: Validation Using TLS
• Title（参考訳）: 手動ラベリングによる閉キャノピーの深層学習に基づくセグメンテーション性能:TLSによる検証
• Authors: Matthew J. Allen, Harry J. F. Owen, Stuart W. D. Grieve, Emily R. Lines,
• Abstract要約: フィールドベースの森林在庫に依存する伝統的な方法は、労働集約的であり、空間的範囲に限られている。 我々は、地上レーザー走査(TLS)データから、ボレアルと地中海の森林のドローン画像の高忠実性検証ラベルを生成する。 我々は、広く使われている2つのディープラーニングITCセグメンテーションモデル、DeepForest (RetinaNet) と Detectree2 (マスクR-CNN) の性能を評価する。 両モデルとも, 樹冠木に制限された場合でも, 厳密なIoUしきい値において, 局所化精度が極めて低かった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License:
• Abstract: Monitoring forest dynamics at an individual tree scale is essential for accurately assessing ecosystem responses to climate change, yet traditional methods relying on field-based forest inventories are labor-intensive and limited in spatial coverage. Advances in remote sensing using drone-acquired RGB imagery combined with deep learning models have promised precise individual tree crown (ITC) segmentation; however, existing methods are frequently validated against human-annotated images, lacking rigorous independent ground truth. In this study, we generate high-fidelity validation labels from co-located Terrestrial Laser Scanning (TLS) data for drone imagery of mixed unmanaged boreal and Mediterranean forests. We evaluate the performance of two widely used deep learning ITC segmentation models - DeepForest (RetinaNet) and Detectree2 (Mask R-CNN) - on these data, and compare to performance on further Mediterranean forest data labelled manually. When validated against TLS-derived ground truth from Mediterranean forests, model performance decreased significantly compared to assessment based on hand-labelled from an ecologically similar site (AP50: 0.094 vs. 0.670). Restricting evaluation to only canopy trees shrank this gap considerably (Canopy AP50: 0.365), although performance was still far lower than on similar hand-labelled data. Models also performed poorly on boreal forest data (AP50: 0.142), although again increasing when evaluated on canopy trees only (Canopy AP50: 0.308). Both models showed very poor localisation accuracy at stricter IoU thresholds, even when restricted to canopy trees (Max AP75: 0.051). Similar results have been observed in studies using aerial LiDAR data, suggesting fundamental limitations in aerial-based segmentation approaches in closed canopy forests.
• Abstract（参考訳）: 気候変化に対する生態系の反応を正確に評価するには,個別の樹木スケールでの森林動態のモニタリングが不可欠である。 ドローンが取得したRGB画像とディープラーニングモデルを組み合わせたリモートセンシングの進歩は、正確なツリークラウン(ITC)セグメンテーションを約束している。 本研究では,陸地レーザー走査(TLS)データから,未管理の球状地と地中海の混在する森林のドローン画像の高忠実性検証ラベルを生成する。 これらのデータを用いて,DeepForest (RetinaNet) と Detectree2 (マスクR-CNN) という,広く使われている2つの深層学習ITCセグメンテーションモデルの性能を評価し,さらに地中海の森林データに対して手動でラベル付けした性能と比較した。 地中海の森林からのTLS由来の地層真実に対する検証では, 生態学的に類似した地層(AP50:0.094 vs. 0.670)からのハンドラベリングによる評価と比較すると, モデル性能は有意に低下した。 キャノピーAP50:0.365) は, 同様のハンドラベリングデータよりも高い性能を示したが, キャノピーAP50:0.365)。 また, 森林データ(AP50:0.142), 林冠木のみ(Canopy AP50:0.308)で評価すると, 再び増加する傾向がみられた。 いずれのモデルも, 樹冠木に制限された場合でも, 厳密なIoU閾値では局在精度が極めて低い(Max AP75: 0.051)。 同様の結果は空中LiDARデータを用いた研究で観測されており、閉鎖天蓋林における航空ベースセグメンテーションアプローチの基本的限界が示唆されている。

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