<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">isplta</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Izvestia Sankt-Peterburgskoj lesotehniceskoj akademii</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">2079-4304</issn><issn pub-type="epub">2658-5871</issn><publisher><publisher-name>СПбГЛТУ</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.21266/2079-4304.2024.249.177-194</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">isplta-333</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ЛЕСОЗАГОТОВОК</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>TECHNOLOGY AND EQUIPMENT OF LOGGING INDUSTRIES</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Метод измерения диаметров деревьев на основе технологий искусственного интеллекта</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Method for measuring tree diameters based on artificial intelligence technologies</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0002-0143-1916</contrib-id><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Говядин</surname><given-names>И. К.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Govyadin</surname><given-names>I. K.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Говядин Илья Константинович - доцент кафедры технологии материалов, конструкций и сооружений из древесины СПбГЛТУ им. С.М. Кирова, кандидат технических наук.</p><p>194021, Институтский пер. д. 5, лит. У, Санкт-Петербург</p><p>Researcher ID AAF-5782-2019</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Ilya K. Govyadin - PhD (Technical), St. Petersburg State Forest Technical University.</p><p>Institutskii per. 5, St. Petersburg, 194021</p><p>Researcher ID AAF-5782-2019</p></bio><email xlink:type="simple">govyadin812@gmail.com</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0001-7914-8056</contrib-id><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Чубинский</surname><given-names>А. Н.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Chubinsky</surname><given-names>A. N.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Чубинский Анатолий Николаевич - профессор кафедры технологии материалов, конструкций и сооружений из древесины СПбГЛТУ им. С.М. Кирова, доктор технических наук.</p><p>194021, Институтский пер. д. 5, лит. У, Санкт-Петербург</p><p>Researcher ID I-9432-2016</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Anatoly N. Chubinsky - DSc (Technical), professor St. Petersburg State Forest Technical University.</p><p>Institutskii per. 5, St. Petersburg, 194021</p><p>Researcher ID I-9432-2016</p></bio><email xlink:type="simple">a.n.chubinsky@gmail.com</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0001-8795-2888</contrib-id><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Алексеев</surname><given-names>А. С.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Alekseev</surname><given-names>A. S.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Алексеев Александр Сергеевич - заведующий кафедрой лесной таксации, лесоустройства и геоинформационных систем СПбГЛТУ им. С.М. Кирова, доктор географических наук, профессор.</p><p>194021, Институтский пер. д. 5, лит. У, Санкт-Петербург</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Aleksandr S. Alekseev - DSc (Geography), professor, head of the department of forest inventory, management and GIS, St. Petersburg State Forest Technical University.</p><p>Institute per. 5, St. Petersburg, 194021</p></bio><email xlink:type="simple">a_s_alekseev@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>St. Petersburg State Forest Technical University</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2024</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>08</day><month>08</month><year>2024</year></pub-date><volume>0</volume><issue>249</issue><fpage>177</fpage><lpage>194</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Говядин И.К., Чубинский А.Н., Алексеев А.С., 2024</copyright-statement><copyright-year>2024</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Говядин И.К., Чубинский А.Н., Алексеев А.С.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Govyadin I.K., Chubinsky A.N., Alekseev A.S.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://izvestiya-lta.spbftu.ru/jour/article/view/333">https://izvestiya-lta.spbftu.ru/jour/article/view/333</self-uri><abstract><p>В современном лесном хозяйстве, акцентирующем внимание на устойчивом использовании ресурсов, ключевым становится внедрение информационных технологий, обеспечивающих точную оценку лесных ресурсов для обеспечения эффективного управления, заготовки и переработки. Исследование фокусируется на разработке метода распознавания стволов деревьев с применением современных технологических решений. Применение технологий искусственного интеллекта (ИИ) значительно трансформировало подходы к измерению и анализу физических объектов, предлагая методы автоматизации оценки размеров и характеристик деревьев с повышенной точностью и эффективностью. Исследование подчеркивает, что оптимальные условия для проведения замеров с использованием специализированных технических средств предполагают низкую плотность древостоя и отсутствие обильного подроста и подлеска. Анализ показывает, что интеграция алгоритмов ИИ в процессы сбора и анализа данных обеспечивает высокую точность и надежность измерений, сравнимую с традиционными ручными методами, демонстрируя таким образом свой потенциал практического применения. В работе обозначена проблема идентификации отдельных деревьев при их плотном расположении, когда система может ошибочно воспринимать несколько стволов как единый объект, что мешает точному измерению диаметров. Для дальнейшего улучшения точности и надежности измерений рекомендуется использование беспилотных летательных аппаратов для сбора визуальных данных с разных ракурсов, развитие и оптимизация алгоритмов ИИ, а также проведение исследований на расширенном объеме данных, что поможет адаптировать технологии ИИ к разнообразным условиям лесных экосистем.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>In modern forestry, which emphasizes the sustainable use of resources, the key is the introduction of information technologies that provide accurate assessment of forest resources to ensure effective management, harvesting and processing. The research focuses on developing a tree trunk recognition method using modern technological solutions. The application of artificial intelligence (AI) technologies has significantly transformed approaches to measuring and analyzing physical objects, offering methods to automate the estimation of tree size and characteristics with increased accuracy and efficiency. The study emphasizes that optimal conditions for carrying out measurements using specialized technical means involve low tree density and the absence of abundant undergrowth and shrubs. The analysis shows that the integration of AI algorithms into data collection and analysis processes provides high measurement accuracy and reliability comparable to traditional manual methods, thus demonstrating its potential for practical application. The work identifies the problem of identifying individual trees when they are densely located, when the system may mistakenly perceive several trunks as a single object, which interferes with the accurate measurement of diameters. To further improve the accuracy and reliability of measurements, it is recommended to use unmanned aerial vehicles to collect visual data from different angles, develop and optimize AI algorithms, and conduct research on an expanded volume of data, which will help adapt AI technologies to the diverse conditions of forest ecosystems.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>искусственный интеллект</kwd><kwd>компьютерное зрение</kwd><kwd>измерение диаметра деревьев</kwd><kwd>распознавание деревьев</kwd><kwd>алгоритмы ИИ</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>artificial intelligence</kwd><kwd>computer vision</kwd><kwd>tree diameter measurement</kwd><kwd>tree recognition</kwd><kwd>AI algorithms</kwd></kwd-group><funding-group><funding-statement xml:lang="ru">Исследование выполнено в контексте участия ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова» во Всероссийском инновационном проекте государственного значения (ВИП ГЗ) «Единая национальная система мониторинга климатически активных веществ».</funding-statement></funding-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Войтов Д.Ю., Васильев С.Б., Кормилицын Д.В. Разработка технологии определения породы деревьев с применением компьютерного зрения // Лесной вестник. 2023. Т. 27, № 1. С. 60-66. DOI: 10.18698/2542-1468-2023-1-60-66. EDN: PXEBDF.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ficko A. Bayesian Evaluation of Smartphone Applications for Forest Inventories in Small Forest Holdings. Forests, 2020, 11, р. 1148. DOI: 10.3390/f11111148.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Говядин И.К. Инновационные подходы к сбору данных о высотах и диаметрах деревьев в насаждениях // Перспективы развития лесного комплекса : сб. науч. трудов Междунар. науч.-практич. конференции, Брянск, 18-19 декабря 2023 года. С. 179-182. EDN: JWJABM.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Govyadin I.K. Innovative approaches to collecting data on the heights and diameters of trees in plantations. Prospects for the development of the forestry complex: collection of scientific papers of the international scientific and practical conference, Bryansk, December 18-19, 2023, рр. 179-182. EDN JWJABM. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Говядин И.К., Каримов Б.М. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2023686447 Российская Федерация. Система учета и анализа : № 2023686474 : заявл. 05.12.2023 : опубл. 06.12.2023; заяв. Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова». EDN FJVAWI.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Govyadin I.K., Karimov B.M. Certificate of state registration of a computer program No. 2023686447 Russian Federation. Accounting and analysis system: No. 2023686474: application. 12/05/2023: publ. 12/06/2023; applicant Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «Saint-Petersburg State Forest Technical University». EDN FJVAWI. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Говядин И.К., Каримов Б.М., Шеремет В.А. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2023612089 Российская Федерация. Система визуализации данных : № 2022668020 : заявл. 30.09.2022 : опубл. 30.01.2023. EDN: QVAQKV.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Govyadin I.K., Karimov B.M., Sheremet V.A. Certificate of state registration of a computer program No. 2023612089 Russian Federation. Data visualization system: No. 2022668020: application. 09/30/2022: publ. 01/30/2023. EDN QVAQKV. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Жук К.Д., Угрюмов С.А. Выбор оптимального алгоритма машинного обучения для задачи классификации породы ствола дерева // Цифровые технологии в лесном секторе: матер. IV Всерос. науч.-технич. конференции, Санкт-Петербург, 19-20 октября 2023 года. С. 32-34. EDN: WAQLFH.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Grondin V., Fortin J.-M., Pomerleau F., Giguere Ph. Tree Detection and Diameter Estimation Based on Deep Learning. 2022. DOI: 10.1093/forestry/cpac043.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Лебедев А.В. Инвентаризация древесных насаждений урбанизированных территорий с использованием смартфона // Лесотехнический журнал. 2023. Т. 13. № 3 (51). С. 56-70. DOI: https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2023.3/5.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Lebedev A.V. Inventory of tree plantations in urban areas using a smartphone. Forestry Journal, 2023, vol. 13, no. 3 (51), pp. 56-70. DOI: https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2023.3/5. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Портнов А.М., Иванова Н.В., Шашков М.П. Опыт использования нейронной сети DeepForest для детектирования деревьев в широколиственном лесу // Математическая биология и биоинформатика: докл. IX Междунар. конференции, Пущино, 17-19 октября 2022 года. Т. 9. С. 211-216. DOI: 10.17537/icmbb22.12. EDN: ODUVAY.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Portnov A.M., Ivanova N.V., Shashkov M.P. Experience of using the DeepForest neural network for detecting trees in a broad-leaved forest, Mathematical biology and bioinformatics: Reports of the IX International Conference, Pushchino, October 17-19, 2022, vol. 9, рр. 211-216. DOI: 10.17537/icmbb22.12. EDN: ODUVAY. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Селянкин В.В. Компьютерное зрение. Анализ и обработка изображений: учебное пособие для вузов. 2-е изд., стер. СПб.: Лань, 2021. 152 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Putra B., Indarto I., Marhaenanto B., Janna N. Yualianto, Soedibyo D. The use of computer vision to estimate tree diameter and circumference in homogeneous and production forests using a non-contact method. Forest Science and Technology, 2021, 17. DOI: 10.1080/21580103.2021.1873866.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ficko A. Bayesian Evaluation of Smartphone Applications for Forest Inventories in Small Forest Holdings // Forests. 2020. 11. Р. 1148. DOI: 10.3390/f11111148.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Sandim A., Amaro M., Silva M., Cunha J., Morais S., Marques A., Ferreira A., Louzada J., Fonseca T. New Technologies for Expedited Forest Inventory Using Smartphone Applications. Forests, 2023, 14. DOI: 10.3390/f14081553.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Grondin V., Fortin J.-M., Pomerleau F., Giguere Ph. Tree Detection and Diameter Estimation Based on Deep Learning. 2022. DOI: 10.1093/forestry/cpac043.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Selyankin V.V. Computer vision. Image analysis and processing: textbook for universities. 2nd ed., erased. St. Petersburg: Lan, 2021. 152 p. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Putra B., Indarto I., Marhaenanto B., Janna N. Yualianto, Soedibyo D. The use of computer vision to estimate tree diameter and circumference in homogeneous and production forests using a non-contact method // Forest Science and Technology. 2021. 17. DOI:10.1080/21580103.2021.1873866.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Song C., Yang B., Zhang L. et al. A handheld device for measuring the diameter at breast height of individual trees using laser ranging and deep-learning based image recognition. Plant Methods, 2021, 17, 67. https://doi.org/10.1186/s13007-021-00748-z.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Sandim A., Amaro M., Silva M., Cunha J., Morais S., Marques A., Ferreira A., Louzada J., Fonseca T. New Technologies for Expedited Forest Inventory Using Smartphone Applications // Forests. 2023. 14. DOI: 10.3390/f14081553.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Tatsumi Sh., Yamaguchi K., Furuya N. Forest Scanner: A mobile application for measuring and mapping trees with LiDAR-equipped iPhone and iPad. Methods in Ecology and Evolution, 2022, 14. 10.1111/2041-210x.13900.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Song C., Yang B., Zhang L. et al. A handheld device for measuring the diameter at breast height of individual trees using laser ranging and deep-learning based image recognition. Plant Methods. 2021. 17, 67. https://doi.org/10.1186/s13007-021-00748-z.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Voitov D.Yu., Vasilyev S.B., Kormilitsyn D.V. Development of technology for determining tree species using computer vision. Forest Bulletin, 2023, vol. 27, no. 1, pp. 60-66. DOI: 10.18698/2542-1468-2023-1-60-66. EDN: PXEBDF. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Tatsumi Sh., Yamaguchi K., Furuya N. Forest Scanner: A mobile application for measuring and mapping trees with LiDAR-equipped iPhone and iPad. Methods in Ecology and Evolution. 2022. 14. DOI:10.1111/2041-210x.13900.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Zhuk K.D., Ugryumov S.A. Selection of the optimal machine learning algorithm for the task of classifying tree trunk species. Digital technologies in the forest sector: materials of the IV All-Russian scientific and technical conference, St. Petersburg, October 19-20, 2023, pp. 32-34. EDN WAQLFH. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
