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Individual Tree Stem Detection Using the Vertical Complexity Index on Structure-from-Motion Point Clouds

Reichenzeller, Eva und Dietenberger, Steffen und Mueller, Marlin M. und Adam, Markus Roland und Arlaud, Hanna und Borremans, Cadwal und Chaparro, David und Fluhrer, Anke und Hellwig, Florian Marcus und Jagdhuber, Thomas und Jonard, Francois und Thiel, Christian und Dubois, Clemence (2026) Individual Tree Stem Detection Using the Vertical Complexity Index on Structure-from-Motion Point Clouds. Forests, 17 (7). Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/f17070807. ISSN 1999-4907.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
7MB

Offizielle URL: https://www.mdpi.com/1999-4907/17/7/807

Kurzfassung

Automated Individual Tree Stem Detection (ITSD) is an important technique for forest management and conservation. In this study, a new method is tested, using unoccupied aerial vehicle (UAV)-derived point clouds from RGB imagery depicting deciduous dense forests in Germany. For the ITSD, the Vertical Complexity Index (VCI) was applied on five different datasets, including four Structure-from-Motion point clouds of a site in the Hainich National Park and one UAV LiDAR point cloud located at the Research Centre Jülich in Germany for comparison. First, four parameters were calibrated on one dataset and then used on the remaining point clouds to test the robustness of the respective method. The results showed that, for the SfM datasets, up to 82% of overstory trees could be detected with a Precision of up to 0.82 and F1-Score of up to 0.78. The LiDAR point cloud achieved an F1-Score of 0.69 using the same parameter set, but performance could be improved up to an F1-Score of 0.86 when adjusting one parameter. False negatives of the SfM datasets can be traced back to leaning trees and a low diameter at breast height (DBH). The application of this new method proved to be robust across different datasets and study sites, showing promising results for RGB-derived point clouds, and considering the low computational power, holding great potential for future analysis. Especially in forest management, the application of this method on low-cost RGB point clouds would be beneficial compared to the more expensive LiDAR imaging.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/225866/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Individual Tree Stem Detection Using the Vertical Complexity Index on Structure-from-Motion Point Clouds
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Reichenzeller, EvaDLR Institut für DatenwissenschaftenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dietenberger, Steffensteffen.dietenberger (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0003-2771-6068222015905
Mueller, Marlin M.marlin.mueller (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7267-3886222015907
Adam, Markus Rolandmarkus.adam (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0000-0140-0290NICHT SPEZIFIZIERT
Arlaud, HannaDLR Institut für DatenwissenschaftenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Borremans, CadwalSPHERES Research Unit, Earth Observation and Ecosystem Modelling Laboratory, University of LiègeNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Chaparro, DavidCenter for Ecological Research and Forestry ApplicationsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fluhrer, AnkeAnke.Fluhrer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1188-5313222015908
Hellwig, Florian Marcusflorian.hellwig (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8878-8493222015909
Jagdhuber, ThomasThomas.Jagdhuber (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1760-2425NICHT SPEZIFIZIERT
Jonard, FrancoisFrancois.Jonard (at) uliege.beNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Thiel, ChristianChristian.Thiel (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dubois, Clemenceclemence.dubois (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:10 Juli 2026
Erschienen in:Forests
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:17
DOI:10.3390/f17070807
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
Name der Reihe:Forest Inventory, Modeling and Remote Sensing
ISSN:1999-4907
Status:veröffentlicht
Stichwörter:deciduous broadleaf forest (DBF); forest inventory; forest remote sensing; Hainich National Park; individual tree detection (ITD); individual tree stem detection (ITSD); point clouds; structure from motion (SfM); unoccupied aerial vehicle (UAV); vertical complexity index (VCI)
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Luftverkehr und Auswirkungen
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L AI - Luftverkehr und Auswirkungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Klima, Wetter und Umwelt
Standort: Jena
Institute & Einrichtungen:Institut für Datenwissenschaften
Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme
Hinterlegt von: Müller, Marlin
Hinterlegt am:28 Jul 2026 12:14
Letzte Änderung:28 Jul 2026 12:14

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