Segmentação Semântica de Imagens Aplicada à Detecção de Desmatamento na Amazônia
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Data de Publicação: | 2020 |
Outros Autores: | |
Tipo de documento: | Dissertação |
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Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ |
Texto Completo: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/20286 |
Resumo: | Deforestation is a worldwide problem which is responsible for serious environmental issues, such as biodiversity loss and climate change. Containing approximately ten percent of all biomass in the planet and habitat of one tenth of the known species, the Amazon biome has, in the last decades, being submitted to important deforestation pressure. Therefore, devising e cient deforestation detection methods is key to combat illegal deforestation and to give support to public policies targeting sustainable development in the Amazon. Aiming at contributing to the use of state-of-the-art technologies in the environmental management, this work implements and evaluates a deforestation detection approach based on a Fully Convolutional Deep Learning (DL) model for semantic segmentation, the DeepLabV3+. The results obtained with the use of the proposed approach are compared to those obtained with previously proposed patch classi cation DL-based methods (Early Fusion and Siamese Convolutional Network). In the reported experiments, it is employed a database, consisting of Landsat OLI-8 images acquired on di erent dates covering regions of the Amazon forest. The aim is evaluating the sensibility of the compared methods to the amount of training data. Additionally, distinct values of the parameters of the loss function used during training were evaluated. Results suggest that the tested variants of the proposed method signi cantly outperformed the other DL-based methods in terms of overall accuracy, F1-score and precision, while performed similarly in terms of the recall metric. Performance gain, when present, tended to be more substantial when limited amounts of images was used in the training. |
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Mota, Guilherme Lucio AbelhaCosta, Gilson Alexandre Ostwald Pedro daXavier, Vinicius LayterFeitosa, Raul QueirozGomes, Otávio da Fonseca Martinshttp://lattes.cnpq.br/5225380155575397Andrade, Renan Bides derenanbides@gmail.com2023-09-11T17:26:38Z2020-03-04ANDRADE, Renan Bides de. Segmentação Semântica de Imagens Aplicada à Detecção de Desmatamento na Amazônia. 2020. 58 f. Dissertação( Mestrado em Ciências Computacionais) - Instituto de Matemática e Estatística, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2020.http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/20286Deforestation is a worldwide problem which is responsible for serious environmental issues, such as biodiversity loss and climate change. Containing approximately ten percent of all biomass in the planet and habitat of one tenth of the known species, the Amazon biome has, in the last decades, being submitted to important deforestation pressure. Therefore, devising e cient deforestation detection methods is key to combat illegal deforestation and to give support to public policies targeting sustainable development in the Amazon. Aiming at contributing to the use of state-of-the-art technologies in the environmental management, this work implements and evaluates a deforestation detection approach based on a Fully Convolutional Deep Learning (DL) model for semantic segmentation, the DeepLabV3+. The results obtained with the use of the proposed approach are compared to those obtained with previously proposed patch classi cation DL-based methods (Early Fusion and Siamese Convolutional Network). In the reported experiments, it is employed a database, consisting of Landsat OLI-8 images acquired on di erent dates covering regions of the Amazon forest. The aim is evaluating the sensibility of the compared methods to the amount of training data. Additionally, distinct values of the parameters of the loss function used during training were evaluated. Results suggest that the tested variants of the proposed method signi cantly outperformed the other DL-based methods in terms of overall accuracy, F1-score and precision, while performed similarly in terms of the recall metric. Performance gain, when present, tended to be more substantial when limited amounts of images was used in the training.O desmatamento é um problema de amplo alcance e responsável por sérias questões ambientais, como perda de biodiversidade e mudanças climáticas globais. Contendo aproximadamente dez porcento de toda a biomassa do planeta e abrigando um décimo das espécies conhecidas, o bioma Amazônia enfrentou importantes pressões de desmatamento nas últimas décadas. A criação de métodos e cientes de detecção de desmatamento é, portanto, essencial para combater o desmatamento ilegal e auxiliar na concepção de políticas públicas direcionadas a promover o desenvolvimento sustentável na Amazônia. Tendo em vista contribuir para o uso de tecnologias recentes na gestão ambiental, este trabalho implementa e avalia uma abordagem de detecção de desmatamento baseada em um modelo de deep learning (DL) fully convolutional para segmentação semântica, o DeepLabV3+. Os resultados obtidos são comparados a métodos de patch classi cation baseados em DL propostos anteriormente (Early Fusion e Siamese Convolutional Network). Nos experimentos são empregadas imagens do sistema de Sensoriamento Remoto (SR) orbital Landsat OLI-8 obtidas em diferentes datas, cobrindo uma região da floresta amazônica, com intuito de avaliar a sensibilidade dos métodos à quantidade de dados de treinamento. Adicionalmente, foram avaliados distintos valores nos parâmetros da função de perda usada no treinamento do modelo proposto. Os resultados mostraram que a grande maioria das variantes do método proposto testadas superaram signi cativamente os outros métodos baseados em DL em termos das métricas overall accuracy e F1-score e precision, e obtendo resultados similares em termos de recall. Os ganhos no desempenho, quando presentes, foram ainda mais substanciais quando quantidades limitadas de amostras foram usadas no treinamento dos métodos avaliadosSubmitted by Bárbara CTC/A (babalusotnas@gmail.com) on 2023-09-11T17:26:38Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Renan Bides de Andrade - 2020 - Completa.pdf.pdf: 9017612 bytes, checksum: 5251f42d5e307c1ec99d18da8fd6f05a (MD5)Made available in DSpace on 2023-09-11T17:26:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Renan Bides de Andrade - 2020 - Completa.pdf.pdf: 9017612 bytes, checksum: 5251f42d5e307c1ec99d18da8fd6f05a (MD5) Previous issue date: 2020-03-04Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESapplication/pdfporUniversidade do Estado do Rio de JaneiroPrograma de Pós-Graduação em Ciências ComputacionaisUERJBrasilCentro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Matemática e EstatísticaDeep LearningDeforestationSemantic SegmentationChange DetectionProcessamento de imagens – SegmentaçãoLinguagem de máquinaDesmatamento – Amazônia (Brasil)DesmatamentoSegmentação SemânticaDetecção de MudançasCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::METODOLOGIA E TECNICAS DA COMPUTACAOSegmentação Semântica de Imagens Aplicada à Detecção de Desmatamento na AmazôniaSemantic Image Segmentation Applied to Deforestation Detection in the Amazoninfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJinstname:Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)instacron:UERJORIGINALDissertação - Renan Bides de Andrade - 2020 - Completa.pdfDissertação - Renan Bides de Andrade - 2020 - Completa.pdfapplication/pdf9017612http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/20286/2/Disserta%C3%A7%C3%A3o+-+Renan+Bides+de+Andrade+-+2020+-+Completa.pdf5251f42d5e307c1ec99d18da8fd6f05aMD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82123http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/20286/1/license.txte5502652da718045d7fcd832b79fca29MD511/202862024-02-27 14:34:49.089oai:www.bdtd.uerj.br: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Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.bdtd.uerj.br/PUBhttps://www.bdtd.uerj.br:8443/oai/requestbdtd.suporte@uerj.bropendoar:29032024-02-27T17:34:49Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)false |
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