YOLO-CBAM: Arquitetura YOLOv8 leve com módulo de atenção para segmentação de defeitos em pás de aerogeradores

dc.contributor.advisor1Senger, Hermes
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3691742159298316
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0003-1273-9809
dc.contributor.author Góes, Stevan Henrique Ramon de
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/6971267908049369
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0009-0003-6372-9157
dc.contributor.refereeSilva, Renato Moraes
dc.contributor.refereeAlmeida Junior, Jurandy Gomes de
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/2532893661927339
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/4495269939725770
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0001-6687-8981
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0002-4998-6996
dc.date.accessioned2026-04-08T14:12:17Z
dc.date.issued2025-12-15
dc.description.abstractThe increasing global demand for clean and sustainable energy has intensified the adoption of renewable technologies, with wind power standing out as one of the most promising sources. Ensuring the structural integrity and operational efficiency of wind turbines is essential, as their blades are constantly exposed to harsh environmental conditions that cause erosion, cracks, and surface wear. Conventional visual inspections, however, remain limited by human subjectivity, high operational costs, and low scalability. In response to these limitations, this work presents an automated visual inspection approach based on deep learning, proposing a lightweight segmentation model derived from the YOLOv8 architecture and enhanced with the Convolutional Block Attention Module (CBAM). The inclusion of attention mechanisms enables the network to better capture spatial and channel-wise features, improving its ability to detect subtle and low-contrast defects while maintaining computational efficiency for real-world deployment. The proposed model, named YOLOv8+CBAM, was trained on cropped and annotated samples from the public Blade30 dataset. Experimental results demonstrate significant performance improvements, with the mean Intersection over Union (mIoU) increasing from 0.57 to 0.61 compared to the baseline YOLOv8. The method shows high sensitivity to small defects, robustness against class imbalance, and efficient inference suitable for resource-constrained environments. Overall, this study contributes to advancing automated defect detection in wind turbine blades by integrating UAV-based imaging and deep learning techniques into a unified segmentation pipeline. Future extensions may explore defect severity quantification and integration with image mosaicking systems to support fully autonomous inspection and maintenance workflows.eng
dc.description.resumoA crescente demanda global por energia limpa e sustentável intensificou a adoção de tecnologias renováveis, com a energia eólica destacando-se como uma das fontes mais promissoras. Garantir a integridade estrutural e a eficiência operacional das turbinas eólicas é essencial, visto que suas pás estão constantemente expostas a condições ambientais adversas que causam erosão, fissuras e desgaste superficial. As inspeções visuais convencionais, no entanto, ainda são limitadas pela subjetividade humana, altos custos operacionais e baixa escalabilidade. Em resposta a essas limitações, este trabalho apresenta uma abordagem automatizada de inspeção visual baseada em aprendizado profundo, propondo um modelo de segmentação leve derivado da arquitetura YOLOv8 e aprimorado com o Módulo de Atenção de Bloco Convolucional (CBAM). A inclusão de mecanismos de atenção permite que a rede capture melhor as características espaciais e de canal, melhorando sua capacidade de detectar defeitos sutis e de baixo contraste, mantendo a eficiência computacional para implantação no mundo real. O modelo proposto, denominado YOLOv8+CBAM, foi treinado em amostras recortadas e anotadas do conjunto de dados público Blade30. Os resultados experimentais demonstram melhorias significativas no desempenho, com a Interseção sobre União média (mIoU) aumentando de 0,57 para 0,61 em comparação com o modelo YOLOv8. O método apresenta alta sensibilidade a pequenos defeitos, robustez contra desequilíbrio de classes e inferência eficiente, adequada para ambientes com recursos limitados. De modo geral, este estudo contribui para o avanço da detecção automatizada de defeitos em pás de turbinas eólicas, integrando imagens obtidas por drones e técnicas de aprendizado profundo em um pipeline de segmentação unificado. Extensões futuras podem explorar a quantificação da severidade dos defeitos e a integração com sistemas de mosaico de imagens para dar suporte a fluxos de trabalho de inspeção e manutenção totalmente autônomos.por
dc.description.sponsorshipNão recebi financiamento
dc.identifier.citationHENRIQUE RAMON DE GÓES, Stevan. YOLO-CBAM: Arquitetura YOLOv8 leve com módulo de atenção para segmentação de defeitos em pás de aerogeradores. 2025. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/23904.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/23904
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCâmpus São Carlos
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência da Computação - PPGCC
dc.relation.urihttps://doi.org/10.55592/cilamce2025.v5i.14353
dc.rightsAttribution 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/
dc.subjectEnergia eólicapor
dc.subjectInspeção automatizadapor
dc.subjectAprendizado profundopor
dc.subjectSegmentação de imagenspor
dc.subjectPás de turbinas eólicaspor
dc.subjectWind energyeng
dc.subjectAutomated inspectioneng
dc.subjectDeep learningeng
dc.subjectImage segmentationeng
dc.subjectWind turbine bladeseng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
dc.subject.ods7. Energia limpa e acessível
dc.subject.ods9. Indústria, Inovação e Infraestrutura
dc.titleYOLO-CBAM: Arquitetura YOLOv8 leve com módulo de atenção para segmentação de defeitos em pás de aerogeradorespor
dc.title.alternativeYOLO-CBAM: YOLOv8 Architecture lightweight with attention module for defect segmentation in wind turbine bladeseng
dc.typeDissertação

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