Aplicação de inteligência artificial na identificação automática de mudas de restauração florestal em imagens RGB e multiespectrais provenientes de aeronaves remotamente pilotadas
| dc.contributor.advisor-co1 | Sinegalia, Melodie Kern Sarubu Dorth | |
| dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/7754469716618696 | |
| dc.contributor.advisor-co1orcid | https://orcid.org/0000-0002-8804-4870 | |
| dc.contributor.advisor1 | Molin, Paulo Guilherme | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/1529819650942373 | |
| dc.contributor.advisor1orcid | https://orcid.org/0000-0002-4587-935X | |
| dc.contributor.author | Viveiros, José Matheus Segre Moneva | |
| dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/4791611385373387 | |
| dc.contributor.authororcid | https://orcid.org/0009-0003-8771-4347 | |
| dc.date.accessioned | 2025-04-14T11:17:56Z | |
| dc.date.issued | 2023-03-06 | |
| dc.description.abstract | Forest restoration corresponds to several actions and techniques aimed at repairing and maintaining forest ecosystems. In Brazil, forest restoration plays an important role in the restitution of the Atlantic Forest biome and only gained ground in the 21st century with the introduction of laws that demand compensation and repair of environmental damage. In this sense, forest restoration can not be applied aiming only at the techniques that best serve the study area, but also it is essential to consider its long-term monitoring to verify the progression of the restoration process. Nowadays, restoration monitoring uses equipment such as the Remotely Piloted Aircraft System (RPAS) that through loco activities and image processing in the laboratory aids the periodic inspection of the restored area. It enables information such as the number of resilient individuals, species classification, and vegetation height of the given area. Such monitoring practices require a large investment of time and human resources. Those practices may contribute to greater cost-effectiveness of the restoration process if they are optimized. In front of the current impediments in optimizing forest restoration monitoring, this project aims to apply the artificial intelligent algorithm Mask R-CNN to automate the counting and delineation of restoration seedlings in images from RPAS, comparing the performance of this algorithm in RGB and multispectral (MSP) images. The results obtained by the study showed that the algorithm was more efficient when applied to RGB images, identifying 717 seedlings out of a total of 1069. On the other side, the MSP images obtained a lower performance, identifying 61 seedlings out of a total of 1011. Another outcome of the study was the Jaccard index, which refers to the percentage of hits in the delineation (overlap/intersection analysis) of identified objects (seedlings), in this case, such as to the images RGB as to the MSP, the algorithm presented an index of intersection ranging from 50 to 95%. The contribution of this study to future academic research in monitoring and mapping the vegetation shows that it is possible to automate the counting of seedlings delineation in RPAS derived from images. Moreover, it saves resources and time, acknowledging that the use of artificial intelligence algorithms represents a promising method for accomplishing this function. It is also concluded that the greater efficiency of the algorithm in RGB images rules out the need to use a multispectral sensor for this purpose, lowering the cost of equipment and bringing alternatives to make monitoring forest restoration more viable. | eng |
| dc.description.resumo | A restauração florestal corresponde a uma série de técnicas e ações que objetivam o reparo e a manutenção de ecossistemas florestais. No Brasil, a restauração florestal desempenha um papel fundamental na restituição do bioma de Mata Atlântica e ganha força no século XXI com o surgimento de instrumentos legais que passam a exigir a compensação e o reparo de danos ambientais. Neste contexto, a restauração florestal não deve ser aplicada visando apenas as técnicas que melhor atendem a área de estudo, mas também é importante considerar o seu monitoramento a longo prazo, com o objetivo de averiguar o sucesso e a progressão do processo de restauração. Atualmente, o monitoramento da restauração utiliza equipamentos como Sistemas de Aeronaves Remotamente Pilotadas (do inglês, RPAS) para, através de atividades in loco e processamento de imagens em laboratório, facilitar a fiscalização periódica da área restaurada, gerando informações como o número de indivíduos plantados, classificação em espécies, estimativa de altura, entre outros. Tais práticas de monitoramento exigem um grande gasto de tempo e recursos humanos que, se otimizados, podem contribuir para o maior custo-benefício do processo de restauração. Diante da dificuldade atual em otimizar o monitoramento da restauração florestal, o presente trabalho teve por objetivo aplicar o algoritmo de inteligência artificial Mask R-CNN para automatizar a contagem e delineamento de mudas de restauração em imagens provenientes de RPAS, comparando o desempenho deste algoritmo em imagens RGB e multiespectrais (MSP). Os resultados obtidos pelo estudo mostraram que o algoritmo foi mais eficiente quando aplicado em imagens RGB, identificando 717 mudas de um total de 1069, já nas imagens MSP o algoritmo obteve um desempenho inferior, identificando 61 mudas de um total de 1011. Um outro resultado do trabalho foi o índice de Jaccard, que infere a porcentagem de acerto no delineamento (análise de sobreposição/interseção) dos objetos identificados (mudas), neste caso, tanto para as imagens RGB quanto para as MSP, o algoritmo apresentou um índice de interseção com variação de 50 a 95%. A contribuição deste estudo para as futuras pesquisas em monitoramento e mapeamento da vegetação, demonstra que é possível automatizar a contagem e delineamento de mudas em imagens derivadas de RPAS, poupando recursos e tempo, confirmando que o uso de algoritmos de inteligência artificial representa um método muito promissor para realização desta tarefa. Conclui-se também que a maior eficiência do algoritmo nas imagens RGB descarta a necessidade de utilizar um sensor multiespectral para esta finalidade, barateando o custo dos equipamentos e trazendo alternativas para o monitoramento da restauração florestal. | por |
| dc.description.sponsorship | Não recebi financiamento | |
| dc.identifier.citation | VIVEIROS, José Matheus Segre Moneva. Aplicação de inteligência artificial na identificação automática de mudas de restauração florestal em imagens RGB e multiespectrais provenientes de aeronaves remotamente pilotadas. 2023. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Ambiental) – Universidade Federal de São Carlos, Lagoa do Sino, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/21872. | por |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/20.500.14289/21872 | |
| dc.language.iso | por | por |
| dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | |
| dc.publisher.address | Campus Lagoa do Sino | |
| dc.publisher.course | Engenharia Ambiental - EAm-LS | |
| dc.publisher.initials | UFSCar | |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | en |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | |
| dc.subject | Monitoramento da restauração | por |
| dc.subject | Sensoriamento remoto | por |
| dc.subject | Mask R-CNN | por |
| dc.subject | Drone | eng |
| dc.subject | Restoration Monitoring | eng |
| dc.subject | Remote Sensing | eng |
| dc.subject.cnpq | CIENCIAS AGRARIAS::RECURSOS FLORESTAIS E ENGENHARIA FLORESTAL::CONSERVACAO DA NATUREZA | |
| dc.title | Aplicação de inteligência artificial na identificação automática de mudas de restauração florestal em imagens RGB e multiespectrais provenientes de aeronaves remotamente pilotadas | por |
| dc.title.alternative | Application of artificial intelligence for the automatic identification of forest restoration saplings in RGB and multispectral images acquired by remotely piloted aircraft systems | eng |
| dc.type | TCC |
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