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dc.creatorMazzochin, João Victor Costa-
dc.date.accessioned2025-11-10T12:34:39Z-
dc.date.available2025-11-10T12:34:39Z-
dc.date.issued2025-08-05-
dc.identifier.citationMAZZOCHIN, João Victor Costa. Explorando técnicas de deep learning para segmentação e contagem de objetos em imagens: aplicação em pilhas de toras de madeira. 2025. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Produção e Sistemas - Multicampi Pb e Ct) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2025.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/38874-
dc.description.abstractAccurate counting of timber logs constitutes a fundamental challenge in forest management. Traditionally manual processes present inconsistencies, operator fatigue, and precision limitations that result in substantial economic losses. Considering that the timber industry in Brazil annually produces 158,283,790 cubic meters of logs, with 69.70% coming from eucalyptus according to IBGE data, the automation of these processes represents strategic economic potential and a necessity for sector modernization. This dissertation explores deep learning techniques for automation of counting through segmentation of eucalyptus trunks present in images of wood piles. As the methodology proposed from this research, Conditional Generative Adversarial Networks (CGANs) are employed, representing a pioneering application of the Pix2Pix framework, traditionally used for image-to-image translation, systematically adapting it for object quantification in contexts characterized by extreme lighting variations, occlusions, and irregularities of natural materials. The developed hybrid methodology combines deep learning with mathematical morphology techniques, implementing 15 iterations of morphological erosion as an optimized algorithmic solution for handling intersections between segmented objects. A proprietary dataset was developed with carefully cataloged eucalyptus logs, encompassing systematic variations in light intensity, diversified capture angles, and adverse environmental conditions. Additionally, the Intersection Sensitive Score (ISS) was proposed, a specific index for quantitative quality evaluation in counting tasks considering intersection challenges in segmentation. Rigorous experimental validation compared three distinct neural network architectures and three counting algorithms, demonstrating consistent superiority of Pix2Pix and Connected Components. The results achieved segmentation precision of 89.6%, F1 Score of 91.1%, Kappa of 86.8%, IoU of 84.2%, and counting accuracy exceeding 90%. The research materialized into mobile software that integrates algorithmic automation with interactive interface for manual refinement. The solution allows dynamic adaptation to field variabilities through adjustable threshold fields. The software implementation exclusively uses conventional RGB cameras from standard mobile devices, democratizing access to advanced technology without dependence on specialized equipment such as LiDAR scanners. The general methodology establishes a hybrid paradigm that combines computational efficiency with human expertise, offering a balanced solution between algorithmic precision and operational viability for sustainable modernization of the Brazilian forestry sector.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-nc-nd/4.0/pt_BR
dc.subjectAprendizado profundopt_BR
dc.subjectRedes neurais (Computação)pt_BR
dc.subjectProcessamento de imagenspt_BR
dc.subjectContagempt_BR
dc.subjectMapeamento florestalpt_BR
dc.subjectDeep learning (Machine learning)pt_BR
dc.subjectNeural networks (Computer science)pt_BR
dc.subjectImage processingpt_BR
dc.subjectCountingpt_BR
dc.subjectForest mappingpt_BR
dc.titleExplorando técnicas de deep learning para segmentação e contagem de objetos em imagens: aplicação em pilhas de toras de madeirapt_BR
dc.title.alternativeExploring deep learning techniques for object segmentation and counting in images: application to wood log pilespt_BR
dc.typemasterThesispt_BR
dc.description.resumoA contagem precisa de toras de madeira constitui desafio fundamental na gestão florestal. Os processos tradicionalmente manuais apresentam inconsistências, fadiga dos operadores e limitações de precisão que resultam em perdas econômicas substanciais. Considerando que a indústria madeireira no Brasil produz anualmente 158.283.790 metros cúbicos de toras, sendo 69,70% provenientes de eucalipto, segundo dados do IBGE, a automação destes processos representa potencial econômico estratégico e necessidade para modernização do setor. Esta dissertação explora técnicas de deep learning para automação da contagem a partir da segmentação de toras de eucalipto presentes em imagens de pilhas de madeira. Como metodologia proposta a partir desta pesquisa, são empregadas Redes Adversariais Generativas Condicionais (CGANs), representando aplicação pioneira do framework Pix2Pix, tradicionalmente utilizado para tradução imagem-para-imagem, adaptando-o sistematicamente para quantificação de objetos em contextos caracterizados por variações extremas de iluminação, oclusões e irregularidades dos materiais naturais. A metodologia híbrida desenvolvida combina deep learning com técnicas de morfologia matemática, implementando 15 iterações de erosão morfológica como solução algorítmica otimizada para tratamento de interseções entre objetos segmentados. Foi desenvolvido um dataset proprietário com toras de eucalipto cuidadosamente catalogadas, contemplando variações sistemáticas em intensidade luminosa, ângulos de captura diversificados e condições ambientais adversas. Adicionalmente, foi proposto o Intersection Sensitive Score (ISS), índice específico para avaliação quantitativa de qualidade em tarefas de contagem considerando desafios de interseção em segmentação. A validação experimental rigorosa comparou três arquiteturas distintas de redes neurais e três algoritmos de contagem, demonstrando superioridade consistente do Pix2Pix e Connected Components. Os resultados alcançaram precisão de segmentação de 89,6%, F1 Score de 91,1%, Kappa de 86,8%, IoU de 84,2% e precisão de contagem superior a 90%. A pesquisa materializou-se em um software mobile que integra automação algorítmica com interface interativa para refinamento manual. A solução permite adaptação dinâmica às variabilidades de campo através de campos de threshold ajustáveis. A implementação do software utiliza exclusivamente câmeras convencionais RGB de dispositivos móveis padrão, democratizando o acesso à tecnologia avançada sem dependência de equipamentos especializados como scanners LiDAR. A metodologia geral estabelece paradigma híbrido que combina eficiência computacional com expertise humana, oferecendo solução equilibrada entre precisão algorítmica e viabilidade operacional para modernização sustentável do setor florestal brasileiro.pt_BR
dc.degree.localPato Brancopt_BR
dc.publisher.localPato Brancopt_BR
dc.creator.IDhttps://orcid.org/0009-0006-4246-0015pt_BR
dc.creator.Latteshttps://lattes.cnpq.br/1884243271593067pt_BR
dc.contributor.advisor1Rodrigues, Érick Oliveira-
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0001-9124-3603pt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttps://lattes.cnpq.br/8017652065657796pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Oliveira, Gilson Adamczuk-
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0002-5028-4473pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Latteshttps://lattes.cnpq.br/5725118465825490pt_BR
dc.contributor.referee1Rodrigues, Érick Oliveira-
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0001-9124-3603pt_BR
dc.contributor.referee1Latteshttps://lattes.cnpq.br/8017652065657796pt_BR
dc.contributor.referee2Oliveira, Gilson Adamczuk-
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0002-5028-4473pt_BR
dc.contributor.referee2Latteshttps://lattes.cnpq.br/5725118465825490pt_BR
dc.contributor.referee3Vitor, Giovani Bernardes-
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0002-5807-5465pt_BR
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/9780560304367459pt_BR
dc.contributor.referee4Trentin, Marcelo Gonçalves-
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/0000-0003-2882-926Xpt_BR
dc.contributor.referee4Latteshttps://lattes.cnpq.br/8940960377863705pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de Produção e Sistemas - Multicampi Pb e Ctpt_BR
dc.publisher.initialsUTFPRpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE PRODUCAO::GERENCIA DE PRODUCAO::PLANEJAMENTO, PROJETO E CONTROLE DE SISTEMAS DE PRODUCAOpt_BR
dc.subject.capesEngenharia/Tecnologia/Gestãopt_BR
Aparece nas coleções:PB - Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção e Sistemas

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