hig.sePublications
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard-cite-them-right
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • sv-SE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • de-DE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Instanssegmentering av körskador i skogsbruket med Mask R-CNN och drönarbilder
University of Gävle, Faculty of Engineering and Sustainable Development, Department of Computer and Geospatial Sciences.
University of Gävle, Faculty of Engineering and Sustainable Development, Department of Computer and Geospatial Sciences.
2025 (Swedish)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Sustainable development
The essay/thesis is partially on sustainable development according to the University's criteria
Abstract [sv]

Tunga skogsmaskiner orsakar betydande markskador vid avverkning, vilket påverkar skogens ekologi och produktivitet negativt. Identifiering och kartläggning av dessa körskador är avgörande för hållbar skogsförvaltning, men traditionella fältinventeringar är tidskrävande och ineffektiva. Denna studie undersöker möjligheten att använda Mask R-CNN för att identifiera och segmentera körskador i drönarbilder från skogsavverkningsområden i Gävleborgs län. Mask R-CNN är en avancerad djupinlärningsmodell för instanssegmentering, baserad på convolutional neural network (CNN). Studien syftar till att undersöka Mask R-CNN:s potential i denna kontext, samt analysera hur klassdefinitioner och efterbearbetning påverkar resultaten. Två olika klassindelningar undersöktes: en indelning med separata klasser för körskador med och utan vatten, samt en indelning där dessa behandlades som en enhetlig klass. Dessutom utvärderades effekten av efterbearbetning som eliminerar överlapp mellan maskprediktioner. Metoden innefattar annotering och förbehandling av högupplösta RGB-drönarbilder, dataaugmentation och en detaljerad träningsstrategi med regelbunden validering. Modellens prestanda utvärderades både kvantitativt, genom precision, återkallning, F1-värde och total noggrannhet, och kvalitativt genom visuell analys av segmenteringsresultat. Resultaten visade att Mask R-CNN effektivt identifierar körskador. Klassindelningen hade viss påverkan på segmenteringsprestandan: indelning av körskador som en enhetlig klass presterade bäst vid maskbaserad utvärdering, med ett F1-värde på 0,74 och 0,725 före respektive efter efterbearbetning. Den pixelbaserade utvärderingen visade att klassindelningarna gav jämförbar prestanda: med ett F1-värde på 0,782 och 0,786 samt total noggrannhet på 0,947 och 0,948, för enhetlig respektive uppdelad klassindelning. Efterbearbetningen eliminerade överlapp mellan predikterade masker avsevärt och förbättrade den visuella tydligheten utan att påverka de kvantitativa mätvärdena nämnvärt. Studien drar slutsatsen att Mask R-CNN kan bidra till effektivare och mer hållbar skogsförvaltning genom snabbare och mindre resurskrävande identifiering av körskador. 

Abstract [en]

Heavy forestry machinery causes significant soil damage, particularly in the form of wheel ruts, during logging operations. These damages negatively impact forest ecology and productivity. Identifying and mapping such wheel ruts is crucial for sustainable forest management, but traditional field surveys are time-consuming and inefficient. This study explores the potential of using Mask R-CNN to detect and segment wheel rut damage in drone imagery from logging areas in Gävleborg County. Mask R-CNN is an advanced deep learning model for instance segmentation, based on convolutional neural networks (CNN). The aim of the study is to evaluate the model’s potential in this context and to analyze how class definitions and post-processing affect the results. Two different class schemes were examined: one scheme with separate classes for wheel rut with and without water, and another scheme treating these as a single unified class. In addition, the effect of post-processing to eliminate overlaps between predicted masks was evaluated. The method includes annotation and preprocessing of high-resolution RGB drone images, data augmentation and a detailed training strategy with periodic validation. The model's performance was evaluated both quantitatively, using precision, recall, and F1-score, and qualitatively through visual analysis of the segmentation results. The results showed that Mask R-CNN effectively identifies wheel rut damage. Class definition had some impact on segmentation performance: treating wheel rut damage as a single unified class performed best in the mask-based evaluation, with an F1 score of 0.74 and 0.725 before and after post-processing, respectively. The pixel-based analysis showed that the class definitions yielded comparable performance: with F1 scores of 0.782 and 0.786, and overall accuracy of 0.947 and 0.948 for the unified and split class definitions, respectively. The post-processing significantly reduced overlap between predicted masks and improved visual clarity, without noticeably affecting the quantitative metrics. The study concludes that Mask R-CNN can contribute to more efficient and sustainable forest management by enabling faster and less resource-intensive identification of wheel rut damage.

Place, publisher, year, edition, pages
2025. , p. 70
Keywords [en]
forestry, wheel rut damage, drone imagery, CNN, Mask R-CNN, instance segmentation
Keywords [sv]
skogsbruk, körskador, drönarbilder, CNN, Mask R-CNN, instanssegmentering
National Category
Computer Vision and Learning Systems Computer Sciences
Identifiers
URN: urn:nbn:se:hig:diva-47735OAI: oai:DiVA.org:hig-47735DiVA, id: diva2:1978038
External cooperation
Billerud
Subject / course
Lantmäteriteknik
Educational program
Study Programme for a Master of Engineering in Land Surveying
Supervisors
Examiners
Available from: 2025-06-27 Created: 2025-06-26 Last updated: 2025-10-02Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(10395 kB)87 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 10395 kBChecksum SHA-512
1d05ebbd01450dea013abeddda6aeb9b32d97206c6fb800d4d8d181764fc95907bb2d1a41492a22bbc95266ec190ba152c5b9d6223f1ce3debf117259bdb95a3
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Department of Computer and Geospatial Sciences
Computer Vision and Learning SystemsComputer Sciences

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 89 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 243 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard-cite-them-right
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • sv-SE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • de-DE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf