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dc.contributor.authorSantos, Igor Araujo Dias
dc.date.accessioned2020-01-28T17:46:47Z
dc.date.available2020-01-28T17:46:47Z
dc.date.issued2019-07-18
dc.identifier.citationSANTOS, Igor Araujo Dias. Detecção de invasões biológicas no cerrado utilizando deep learning. 2019. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2019. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/12178.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/12178
dc.description.abstractThe Cerrado represents an important reserve of natural resources, with biodiversity representativity worldwide. On the other hand, biological invasions can threaten the balance and put in risk local species, in this way making it urgent to elaborate technological resources that may cooperate in the natural preservation and conservation process. The present study intends to use images from visual spectrum areas (RGB) collected by an UAV for autonomous detection of biological invasions in Cerrado, adopting techniques from Deep Learning. For getting the images, the UAV (Quadcopter) and the attached RGB sensor were chosen from their greatest accessibility and resulting reproducibility. The Convolutional AutoEncoder (CAE) and U-Net networks were adopted for being widely used in Dataset with a few samples, because of its capacity of generalizing, despite having few examples for the training. Therefore, an original Dataset was created from the study area using manual delineation and later the same basis was broadened with Data Augmentation technique. For analyzing the unchanged database, the Convolutional AutoEncoder network overcome the U-net one with an 88% F-score against 84%. With the second DataSet with Data Augmentation, the results were even better, with an 93% CAE F-score, compared with 84% from U-net and superior Precision on both scenarios (85.4% CAE and 82% U-net for original DataSet and 93% CAE and 84% with Data Augmentation). Those differences are relevant because of the necessity of precision in the results to correctly direct teams on their search tasks for biological invasions through the wide Cerrado territory. It also emphasizes CAE characteristics considering its smallest size, with a small number of layers and neurons, and with higher metrics for this application. Thus, it was possible to note that the predictive model generated by AutoEncoder Network can be used efficiently, with great potential for other databases. Finally, it is concluded that this paper represents the Machine Learning progress and its capacity of assisting daily life, expanding the possibilities of future works.eng
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)por
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectAprendizagem de máquinapor
dc.subjectDeep learningeng
dc.subjectCerradopor
dc.subjectUAVpor
dc.subjectDroneeng
dc.subjectFully convolutional networkseng
dc.subjectAutoencoderseng
dc.subjectSegmentação semânticapor
dc.subjectVegetaçãopor
dc.subjectSemantic segmentationeng
dc.subjectU-Netpor
dc.subjectData augmentationeng
dc.titleDetecção de invasões biológicas no cerrado utilizando deep learningpor
dc.title.alternativeDetection of biological invasion on cerrado using deep learningeng
dc.typeDissertaçãopor
dc.contributor.advisor1Vivaldini, Kelen Cristiane Teixeira
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5245409138233148por
dc.description.resumoO Cerrado representa uma importante reserva de riquezas naturais, com biodiversidade representativa a nível mundial. Por outro lado, invasões biológicas podem ameaçar o equilíbrio e por em risco espécies locais, dessa forma faz com que seja urgente elaborar recursos tecnológicos que possam colaborar no processo de preservação e conservação natural. O presente trabalho pretende utilizar imagens áreas de espectro visível (RGB) coletadas por um UAV para detecção autônoma de invasões biológicas no Cerrado adotando técnicas de Deep Learning. Para a aquisição de imagens, o UAV (Quadricóptero) e o sensor RGB acoplado, foram escolhidos pela sua maior acessibilidade e consequente reprodutibilidade. As redes Convolutional AutoEncoder (CAE) e U-Net} foram adotadas por serem muito utilizadas em DataSet com pequeno número de amostras, visto sua capacidade de generalização apesar de poucos exemplos para o treinamento. Desta forma foi criado um DataSet original da área de estudo utilizando delineamento manual e depois esta mesma base foi ampliada utilizando técnica de Data Augmentation. Para a análise do banco de dados inalterado, a rede Convolutional AutoEncoder superou a U-net com F-score de 88% contra 84%. Já com o segundo DataSet com Data Augmentation, os resultados foram melhores, com F-score de 93% do CAE, comparado com 84% da U-net e Precision superior em ambos os cenários (85,4% CAE e 82% U-net para o DataSet original e 93% CAE e 84% com Data Augmentation). Essas diferenças são relevantes visto a necessidade de precisão dos resultados para direcionar corretamente equipes em suas tarefas de busca por invasões biológicas pelo território extenso do Cerrado. Também se destacam as características do CAE levando em consideração seu menor tamanho, com menor número de camadas e neurônios, e com métricas superiores para essa aplicação. Dessa forma, foi possível observar que o modelo preditivo gerado pela Rede AutoEncoder pode ser utilizado de forma eficiente, com grande potencial para outros bancos de dados. Por fim conclui-se que o trabalho representa os avanços de Aprendizagem de Máquina e sua capacidade de auxiliar no cotidiano, ampliando as possibilidades de trabalhos futuros.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência da Computação - PPGCCpor
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::METODOLOGIA E TECNICAS DA COMPUTACAOpor
dc.description.sponsorshipIdCNPq 133483/2018-5.por
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/5202609356103130por


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