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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39562| Título: | Análise de técnicas de segmentação de ervas daninhas em lavouras usando imagens de drones |
| Título(s) alternativo(s): | Analysis of weed segmentation techniques in crop fields using drone images |
| Autor(es): | Golom, Marcos Vinicius |
| Orientador(es): | Gonçalves, Rogério Aparecido |
| Palavras-chave: | Agricultura de precisão Fotografia aérea em agricultura Aprendizado do computador Precision farming Aerial photography in agriculture Machine learning |
| Data do documento: | 9-Mai-2025 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Campo Mourao |
| Citação: | GOLOM, Marcos Vinicius. Análise de técnicas de segmentação de ervas daninhas em lavouras usando imagens de drones. 2025. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Campo Mourão, 2025. |
| Resumo: | Atualmente, técnicas de segmentação semântica têm sido cruciais nas tarefas de visão computacional. Esta abordagem visa atribuir rótulos a cada pixel de uma imagem, permitindo uma compreensão mais aprofundada da cena. Diversas arquiteturas foram propostas ao longo dos anos, com destaque para as redes neurais, tais como U-Net, DeepLabV3+ e FPN, dentre outras. No contexto deste trabalho, foram empregados dois conjuntos de dados amplamente utilizados no domínio da agricultura de precisão: o Cofly e o Agriculture-Vision, ambos compostos por imagens aéreas de áreas agrícolas obtidas por VANT. O objetivo central é a segmentação de ervas daninhas em meio às culturas. A metodologia experimental foi estruturada em duas etapas principais. Na primeira, foram avaliadas diversas combinações entre arquiteturas de segmentação e diferentes backbones, com o intuito de identificar as configurações mais promissoras. Os resultados iniciais evidenciaram que a arquitetura U-Net, combinada com o backbone VGG19, obteve um IoU de 0,3833 no conjunto de dados Cofly. De maneira semelhante, a arquitetura FPN integrada ao backbone DenseNet169 apresentou 0,3779 de IoU na base de dados Agriculture-Vision. Embora os desempenhos observados indiquem potencial, análises comparativas com estudos presentes na literatura sugerem que tais resultados podem ser aprimorados. Com base nessa premissa, adotou-se a estratégia de ensemble, visando à combinação de diferentes modelos para aumentar a robustez e a acurácia da segmentação. Essa abordagem revelou-se eficaz em alguns cenários. Ao empregar combinações distintas da arquitetura FPN, foi possível atingir um desempenho superior, alcançando uma pontuação de 0,4005 - o melhor resultado obtido neste estudo para o conjunto de dados Agriculture-Vision e 0,3833 para o Cofly. |
| Abstract: | Currently, semantic segmentation techniques have been crucial in computer vision tasks. This approach aims to assign labels to each pixel in an image, enabling a deeper understanding of the scene. Over the years, several architectures have been proposed, with neural networks such as U-Net, DeepLabV3+, and FPN standing out among others. In the context of this work, two datasets widely used in the field of precision agriculture were employed: Cofly and AgricultureVision, both composed of aerial images of agricultural areas captured by UAVs. The main objective is the segmentation of weeds among crops. The experimental methodology was structured into two main stages. In the first, several combinations of segmentation architectures and different backbones were evaluated in order to identify the most promising configurations. The initial results showed that the U-Net architecture, combined with the VGG19 backbone, achieved an IoU of 0.3833 on the Cofly dataset. Similarly, the FPN architecture integrated with the DenseNet169 backbone reached an IoU of 0.3779 on the Agriculture-Vision dataset. Although the observed performances indicate potential, comparative analyses with studies from the literature suggest that these results could be further improved. Based on this premise, an ensemble strategy was adopted, aiming to combine different models to increase segmentation robustness and accuracy. This approach proved effective in certain scenarios. By employing different combinations of the FPN architecture, it was possible to achieve superior performance, reaching a score of 0.4005 — the best result obtained in this study for the Agriculture-Vision dataset — and 0.3833 for Cofly. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39562 |
| Aparece nas coleções: | CM - Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação |
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| segmentacaoervasdaninhasdrones.pdf | 29,22 MB | Adobe PDF | ![]() Visualizar/Abrir |
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