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dc.creatorRinaldi, Juliano Tiago-
dc.date.accessioned2025-09-26T12:21:03Z-
dc.date.available2025-09-26T12:21:03Z-
dc.date.issued2025-08-29-
dc.identifier.citationRINALDI, Juliano Tiago. Uma nova abordagem para classificação e avaliação de carbono e nitrogênio de solos por análise de imagem: um caso de estudo com latossolos e cambissolos. 2025. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e de Computação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2025.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/38389-
dc.description.abstractThe accurate classification of soils and the prediction of their chemical properties, such as carbon and nitrogen content, are fundamental in several fields, including agriculture, geology, and environmental management. Traditional methods for soil classification and analysis are often expensive, time-consuming, and dependent on specialized professionals, which limits their sca- lability, especially in regions with diverse terrain or limited resources. This study proposes two complementary approaches based on image analysis and deep learning. In the first study, focused on soil classification, a pre-trained convolutional neural network (ResNet50) achieved a balanced accuracy of 93.73% on the test set. In contrast, applying a majoritarian voting method to the window predictions from the first experiment resulted in an impressive balanced accuracy of 100% in distinguishing between Latosols and Cambisols, two common soil types in southern Brazil. In the second study, we aimed to approximate the predictions of carbon and nitrogen content to the real measured values. For this, a fine-tuned EfficientNetV2-S model was used for regression, with two experiments conducted: one predicting values for segmented windows from the images and another using the median of the window predictions for each soil sample. The latter approach significantly improved performance, achieving an R² of 0.7425 for carbon and 0.7774 for nitrogen. These methods offer faster, non-destructive, and scalable alternatives to traditional laboratory analyses, contributing to sustainable agricultural practices and facilitating soil classification and management in resource-limited contexts.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Tecnológica Federal do Paranápt_BR
dc.rightsopenAccesspt_BR
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/pt_BR
dc.subjectSolospt_BR
dc.subjectCarbonopt_BR
dc.subjectSolos - Teor de nitrogêniopt_BR
dc.subjectAprendizado do computadorpt_BR
dc.subjectSoilspt_BR
dc.subjectCarbonpt_BR
dc.subjectSoils - Nitrogen contentpt_BR
dc.subjectMachine learningpt_BR
dc.titleUma nova abordagem para classificação e avaliação de carbono e nitrogênio de solos por análise de imagem: um caso de estudo com latossolos e cambissolospt_BR
dc.title.alternativeA new approach for classification and assessment of soil carbon and nitrogen through image analysis: a case study with oxisols and inceptisolspt_BR
dc.typemasterThesispt_BR
dc.description.resumoA classificação precisa de solos e a predição de suas propriedades químicas, como o teor de carbono e nitrogênio, são fundamentais em diversas áreas, incluindo agricultura, geologia e gestão ambiental. Métodos tradicionais de classificação e análise de solos são frequentemente caros, demorados e dependem de profissionais especializados, o que limita sua escalabilidade, especialmente em regiões com terrenos diversos ou recursos limitados. Este estudo propõe duas abordagens complementares baseadas em análise de imagens e aprendizado profundo. No primeiro estudo, trabalhamos na classificação de solos, uma rede neural convolucional pré-treinada (ResNet50) alcançou uma acurácia balanceada de 93,73% no conjunto de teste, em contrapartida, aplicamos o método de combinação por votação majoritária às predições das janelas realizadas sobre o primeiro experimento, assim, este método resultou em uma impressionante acurácia balanceada de 100,0% na distinção entre Latossolos e Cambissolos, dois tipos de solo comuns no sul do Brasil. No segundo estudo, objetivamos aproximar as predições dos teores de carbono e nitrogênio dos valores reais medidos, para isso, foi utilizado um modelo EfficientNetV2-S ajustado para regressão, com dois experimentos realizados: um prevendo valores para janelas segmentadas das imagens e outro utilizando a mediana das predições das janelas para cada amostra de solo. Este último melhorou significativamente o desempenho, alcançando um R² de 0,7425 para o carbono e 0,7774 para o nitrogênio. Esses métodos oferecem alternativas mais rápidas, não destrutivas e escaláveis em relação às análises laboratoriais tradicionais, contribuindo para práticas agrícolas sustentáveis e facilitando a classificação e o manejo do solo em contextos com recursos limitados.pt_BR
dc.degree.localPato Brancopt_BR
dc.publisher.localPato Brancopt_BR
dc.creator.IDhttps://orcid.org/0000-0002-2262-889Xpt_BR
dc.creator.Latteshttps://lattes.cnpq.br/0122297956877096pt_BR
dc.contributor.advisor1Casanova, Dalcimar-
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0002-1905-4602pt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttps://lattes.cnpq.br/4155115530052195pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Tonial, Larissa Macedo dos Santos-
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0002-7046-0788pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Latteshttps://lattes.cnpq.br/9439814411927273pt_BR
dc.contributor.referee1Backes, André Ricardo-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8590140337571249pt_BR
dc.contributor.referee2Casanova, Dalcimar-
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0002-1905-4602pt_BR
dc.contributor.referee2Latteshttps://lattes.cnpq.br/4155115530052195pt_BR
dc.contributor.referee3Oliva, Jefferson Tales-
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0003-1574-1293pt_BR
dc.contributor.referee3Latteshttps://lattes.cnpq.br/5086431818930800pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e de Computaçãopt_BR
dc.publisher.initialsUTFPRpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICApt_BR
dc.subject.capesEngenharia/Tecnologia/Gestãopt_BR
Aparece nas coleções:PB - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e de Computação

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