Detecção de objetos de trânsito da simulação para o mundo real: um estudo de adaptação de domínio não supervisionada em nível de pixel e de características

dc.contributor.advisor1Almeida, Tiago Agostinho de
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5368680512020633
dc.contributor.authorMedeiros, André Neves
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/6707942601520564
dc.contributor.refereePapa, João Paulo
dc.contributor.refereeValejo, Alan Demétrius Baria
dc.contributor.refereeBackes, André Ricardo
dc.contributor.refereeLorena, Ana Carolina
dc.contributor.refereeNaldi, Murilo Coelho
dc.contributor.refereeAlmeida, Tiago Agostinho de
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/9039182932747194
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/9546164790189830
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/8590140337571249
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/3451628262694747
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/0573662728816861
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/5368680512020633
dc.date.accessioned2026-07-29T11:33:23Z
dc.date.issued2026-04-23
dc.description.abstractTraining object detection models for real-world applications often requires large amounts of annotated data, which can be costly and time-consuming to obtain. Synthetic datasets provide a scalable alternative, enabling automatic annotation and controlled data generation. However, models trained exclusively on synthetic data typically suffer from performance degradation when applied to real-world images due to domain shift. This dissertation investigates simulation-to-real domain adaptation for object detection, focusing on the combination of pixel-level and feature-level adaptation strategies. At the pixel level, CycleGAN is used to translate synthetic images into the visual style of real-world datasets, reducing low-level discrepancies between domains. At the feature level, the ConfMix framework is adopted as a baseline for unsupervised domain adaptation, leveraging confidence-based mixing between labeled source samples and pseudo-labeled target samples. Building upon these approaches, this work proposes TransConfMix and TransConfMix-2Stage variants, which incorporate translated synthetic images into the adaptation process, and a KL-regularized extension (ConfMix-Distill) that enforces consistency between predictions obtained from original and translated versions of the same sample. These modifications aim to improve adaptation stability and enhance model generalization under domain shift. Experiments are conducted on multiple synthetic-to-real scenarios, with DOLPHINS and SIM10K as source domains and Cityscapes and nuScenes as target domains. The results demonstrate that feature-level adaptation consistently improves over the source-only baseline across the evaluated scenarios, and that pixel-level translation can further support this process when translation quality is sufficiently high. However, the proposed hybrid extensions did not consistently surpass the original ConfMix framework, suggesting that the interaction between pixel- and feature-level adaptation is highly sensitive to domain characteristics and translation fidelity. Overall, this work provides a systematic analysis of the interaction between pixel-level and feature-level domain adaptation, showing that their combined effect in object detection is strongly dependent on translation fidelity and domain characteristics.eng
dc.description.resumoO treinamento de modelos de detecção de objetos para aplicações no mundo real geralmente requer grandes volumes de dados anotados, cuja obtenção pode ser custosa e demorada. Conjuntos de dados sintéticos surgem como uma alternativa escalável, permitindo a geração automática de anotações e o controle sobre as condições de aquisição. No entanto, modelos treinados exclusivamente com dados sintéticos tendem a apresentar degradação de desempenho quando aplicados a imagens reais devido ao fenômeno conhecido como domain shift. Esta dissertação investiga o problema de adaptação de domínio no cenário de transferência de simulação para o mundo real (simulation-to-real) aplicado à detecção de objetos, com foco na combinação de estratégias de adaptação em nível de pixel e em nível de características. No nível de pixel, o modelo CycleGAN é utilizado para traduzir imagens sintéticas para o estilo visual de conjuntos de dados reais, reduzindo discrepâncias de baixo nível entre domínios. No nível de características, o método ConfMix é adotado como abordagem base de adaptação de domínio não supervisionada, explorando a combinação entre amostras rotuladas do domínio fonte e pseudo-rótulos do domínio alvo. Com base nessas abordagens, este trabalho propõe variantes denominadas TransConfMix e TransConfMix-2Stage, que incorporam imagens sintéticas traduzidas ao processo de adaptação, além de uma extensão regularizada (ConfMix-Distill) que introduz um termo de divergência de Kullback–Leibler (KL) para incentivar a consistência entre predições obtidas a partir de diferentes representações visuais de uma mesma amostra. Essas modificações têm como objetivo aumentar a estabilidade do treinamento e melhorar a generalização sob domain shift. Os experimentos são conduzidos em múltiplos cenários de adaptação simulação-para-real, utilizando os conjuntos de dados DOLPHINS e SIM10K como domínios fonte, e Cityscapes e nuScenes como domínios alvo. Os resultados demonstram que a adaptação em nível de características melhora consistentemente o desempenho em relação ao treinamento apenas no domínio fonte nos cenários avaliados, enquanto a tradução em nível de pixel pode atuar como suporte adicional quando a qualidade da tradução é suficientemente alta. No entanto, as extensões híbridas propostas não superaram de forma consistente o framework original ConfMix, indicando que a interação entre adaptação em nível de pixel e em nível de características é altamente sensível às características de cada domínio. De forma geral, este trabalho apresenta uma análise sistemática da interação entre diferentes níveis de adaptação de domínio e mostra que os efeitos da combinação entre tradução em nível de pixel e adaptação em nível de características dependem fortemente da fidelidade da tradução e das características de cada domínio em tarefas de detecção de objetos.por
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.description.sponsorshipOutra
dc.identifier.citationMEDEIROS, André Neves. Detecção de objetos de trânsito da simulação para o mundo real: um estudo de adaptação de domínio não supervisionada em nível de pixel e de características. 2026. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) – Universidade Federal de São Carlos, Campus São Carlos, 2026. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/24420.*
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/24420
dc.language.isoeng
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.centerCentro de Ciências Exatas e de Tecnologia - CCET
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência da Computação - PPGCC
dc.relation.urihttps://ieeexplore.ieee.org/document/11223280
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectDetecção de Objetospor
dc.subjectAdaptação de Domíniopor
dc.subjectAdaptação de Domínio Não Supervisionadapor
dc.subjectTransferência Simulação-Realpor
dc.subjectDados Sintéticospor
dc.subjectCycleGANpor
dc.subjectAdaptação em Nível de Característicaspor
dc.subjectAdaptação em Nível de Pixelpor
dc.subjectDestilação de Conhecimentopor
dc.subjectObject Detectioneng
dc.subjectDomain Adaptationeng
dc.subjectUnsupervised Domain Adaptationeng
dc.subjectSimulation-to-Real Transfereng
dc.subjectSynthetic Dataeng
dc.subjectFeature-Level Adaptationeng
dc.subjectPixel-Level Adaptationeng
dc.subjectKnowledge Distillationeng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::METODOLOGIA E TECNICAS DA COMPUTACAO
dc.subject.ods9. Indústria, Inovação e Infraestrutura
dc.titleDetecção de objetos de trânsito da simulação para o mundo real: um estudo de adaptação de domínio não supervisionada em nível de pixel e de característicaspor
dc.title.alternativeSimulation-to-real traffic object detection: a study of pixel and feature-level unsupervised domain adaptationeng
dc.typeDissertação

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