Segmentação semântica de áreas de plantações agrícolas via U-Net em dois estágios
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Dissertação |
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Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFMA |
Texto Completo: | https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/tede/3955 |
Resumo: | The agribusiness tax is mainly levied on the production of agricultural crops. To reduce tax evasion in agribusiness, it is possible to monitor the development of plantations through the analysis of satellite images. For this, we can apply Machine Learning techniques to satellite images to segment the planted area, and the area, in turn, can be used to estimate the production of monitored plantations. This work aims to solve the first stage of the problem, the Segmentation of the Planted Area. For this, we developed a machine learning architecture for segmentation of plantation areas, the Two-stage U-net. In addition, the work also included the creation of a satellite image dataset with annotations for the segmentation of plantation areas. We trained the proposed model and we adjusted its hyperparameters considering the U-net Encoder, the Optimizer, the Loss Function, and the Batch Size of images. We selected the fitted model that performed best in tests with Hyperopt and GridSearch. The results in mIoU of the Two-stage U-net were superior to the results of other architectures used in similar works. |
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For this, we can apply Machine Learning techniques to satellite images to segment the planted area, and the area, in turn, can be used to estimate the production of monitored plantations. This work aims to solve the first stage of the problem, the Segmentation of the Planted Area. For this, we developed a machine learning architecture for segmentation of plantation areas, the Two-stage U-net. In addition, the work also included the creation of a satellite image dataset with annotations for the segmentation of plantation areas. We trained the proposed model and we adjusted its hyperparameters considering the U-net Encoder, the Optimizer, the Loss Function, and the Batch Size of images. We selected the fitted model that performed best in tests with Hyperopt and GridSearch. The results in mIoU of the Two-stage U-net were superior to the results of other architectures used in similar works.O imposto do agronegócio incide principalmente sobre a produção das safras agrícolas. Para reduzir a evasão fiscal no agronegócio, é possível monitorar o desenvolvimento dos plantios por meio da análise de imagens de satélite. Para isso, técnicas de Deep Learning podem ser aplicadas em imagens de satélite para segmentar a área plantada. A área segmentada, por sua vez, pode ser usada para estimar a produção dos estabelecimentos rurais monitorados. Este trabalho visa resolver a primeira etapa do problema, a segmentação da área plantada. Para isso, foi desenvolvida uma arquitetura de Rede Neural Convolucional para segmentação de áreas de plantação, a Two-stage U-net. Além disso, o trabalho também incluiu a criação de conjunto de dados de imagens de satélite com anotações de áreas de plantação. A arquitetura proposta foi treinada e seus hiperparâmetros foram ajustados considerando a rede Encoder, o Otimizador, a Função de Perda e o tamanho do Lote de imagens (batch size). Os resultados em mIoU da Two-stage U-net se mostraram superiores aos resultados de outras arquiteturas utilizadas em trabalhos semelhantes.Submitted by Jonathan Sousa de Almeida (jonathan.sousa@ufma.br) on 2022-08-12T16:50:59Z No. of bitstreams: 1 WALYSSON CARLOS DOS SANTOS OLIVEIRA.pdf: 18335613 bytes, checksum: 73227f41bb8c0252b590b3552d5ecb3f (MD5)Made available in DSpace on 2022-08-12T16:50:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 WALYSSON CARLOS DOS SANTOS OLIVEIRA.pdf: 18335613 bytes, checksum: 73227f41bb8c0252b590b3552d5ecb3f (MD5) Previous issue date: 2022-07-08application/pdfporUniversidade Federal do MaranhãoPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO/CCETUFMABrasilDEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA/CCETSensoriamento Remoto;Monitoramento de Plantações;Deep Learning;Agronegócio.Remote Sensing;Plantations MonitoringDeep LearningAgribusiness.Ciência da ComputaçãoCiências Exatas e da TerraSegmentação semântica de áreas de plantações agrícolas via U-Net em dois estágiosSemantic segmentation of agricultural crop areas via two-stage U-Netinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFMAinstname:Universidade Federal do Maranhão (UFMA)instacron:UFMAORIGINALWALYSSON CARLOS DOS SANTOS OLIVEIRA.pdfWALYSSON CARLOS DOS SANTOS OLIVEIRA.pdfapplication/pdf18335613http://tedebc.ufma.br:8080/bitstream/tede/3955/2/WALYSSON+CARLOS+DOS+SANTOS+OLIVEIRA.pdf73227f41bb8c0252b590b3552d5ecb3fMD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82255http://tedebc.ufma.br:8080/bitstream/tede/3955/1/license.txt97eeade1fce43278e63fe063657f8083MD51tede/39552023-05-17 13:18:18.36oai:tede2: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Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://tedebc.ufma.br/jspui/PUBhttp://tedebc.ufma.br:8080/oai/requestrepositorio@ufma.br||repositorio@ufma.bropendoar:21312023-05-17T16:18:18Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFMA - Universidade Federal do Maranhão (UFMA)false |
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