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Título: STARC: comparação de CNNs com variações de entrada para classificação de trilhas de satélite em imagens astronômicas
Título(s) alternativo(s): STARC: comparison of CNNs with input variations for the classification of satellite trails in astronomical images
Autor(es): Volpatto, Ana Paula
Orientador(es): Dal Molin, Viviane
Palavras-chave: Satélites
Visão por computador
Processamento de imagens
Satellites
Computer vision
Image processing
Data do documento: 13-Nov-2025
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Pato Branco
Citação: VOLPATTO, Ana Paula. STARC: comparação de CNNs com variações de entrada para classificação de trilhas de satélite em imagens astronômicas. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Tecnologia em Análise e Desenvolvimento de Sistemas) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2025.
Resumo: Este trabalho comparou dois pipelines de classificação para detecção automática de trilhas de satélites em imagens astronômicas de campo largo do levantamento MeerLICHT. Utilizou-se um conjunto de 356 imagens (178 imagens e 178 máscaras), redimensionadas para 2 048×2 048 e fatiadas em patches 224×224 (grade 9×9). Foram avaliadas as modalidades de entrada raw, hough e combined, com duas arquiteturas convolucionais pré-treinadas (ResNet-18 e DenseNet-121). A rotulagem por patch derivou-se das máscaras; a divisão dos dados foi agrupada por imagem em 70/15/15 para treino/validação/teste; a perda adotada foi Focal Loss; e a política de aumento de dados promoveu rotações discretas (90º/180º/270º) apenas nos patches positivos no treino. A seleção do modelo considerou balanced accuracy, com varredura de limiar na validação e aplicação do limiar ótimo no teste. Os resultados foram globalmente positivos: a modalidade combined apresentou o melhor compromisso entre sensibilidade e especificidade (até 91,4% de balanced accuracy com Residual Network com 18 camadas (ResNet-18)), a modalidade raw manteve desempenho sólido e estável, e a modalidade hough isolada ficou aquém devido a falsos positivos. As diferenças entre ResNet-18 e Densely Connected Convolutional Network com 121 camadas (DenseNet-121) foram modestas, enquanto o custo computacional da DenseNet-121 foi maior, consolidando a ResNet-18 em combined como configuração recomendada para uso prático. Embora focado em trilhas de satélites, o pipeline mostrou potencial para ser estendido a tarefas de classificação de artefatos astronômicos em geral.
Abstract: This work compared two classification pipelines for automatic detection of satellite trails in wide-field astronomical images from the MeerLICHT survey. A set of 356 images (178 images and 178 masks) was used, resized to 2,048×2,048 and sliced into 224×224 patches (9×9 grid). The raw, Hough, and combined input modalities were evaluated using two pre-trained convolutional architectures (ResNet-18 and DenseNet-121). Patch labeling was derived from the masks; the data was grouped by image into 70/15/15 for training/validation/testing; Focal Loss was adopted as the loss function; and the data augmentation policy promoted discrete rotations (90°/180°/270°) only in the positive patches during training. Model selection considered balanced accuracy, with threshold scanning in validation and application of the optimal threshold in testing. The results were generally positive: the combined modality presented the best compromise between sensitivity and specificity (up to 91.4% balanced accuracy with ResNet-18), the raw modality maintained solid and stable performance, and the isolated Hough modality fell short due to false positives. The differences between ResNet-18 and DenseNet-121 were modest, while the computational cost of DenseNet-121 was higher, consolidating ResNet-18 in combined as the recommended configuration for practical use. Although focused on satellite tracks, the pipeline showed potential for being extended to tasks involving the classification of astronomical artifacts in general.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40231
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