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metadata.dc.type: Dissertação
Title: Avaliação do few shot learning para classificação de imagens de produtividade da soja obtidas por aeronave remotamente pilotada
metadata.dc.creator: Moraes, Rovilson Endrigo
metadata.dc.contributor.advisor1: Guimarães, Alaine Margarete
metadata.dc.contributor.referee1: Rocha, José Carlos Ferreira da
metadata.dc.contributor.referee2: Andrade, Mauren Louise Sguário Coelho de
metadata.dc.description.resumo: Dada a crescente importância da soja na economia agrícola global e a necessidade de aprimorar as práticas agrícolas para manter o equilíbrio entre segurança alimentar e o meio ambiente, este estudo buscou avaliar a efetividade da utilização de um subconceito de Deep Learning (DL) o método de Few Shot Learning (FSL), aplicado na ocasião para a classificação de imagens de produtividade do cultivo da soja, adquiridas por meio de aeronave remotamente pilotada. Foram utilizadas imagens RGB em duas diferentes resoluções, 10 cm/px e 26 cm/px, obtidas no mesmo dia. Após o pré-processamento das imagens, incluindo o balanceamento de classes, foi obtida uma base de dados contendo 9.721 imagens distribuídas em quatro classes de produtividade da soja: baixa, média, alta e muito alta. Foram explorados os algoritmos: Rede Neural Convolucional (CNN) genérica modificada, resNet50 e denseNet121 aplicando o conceito de Meta-Learning baseado em inicialização junto com FSL, esse conceito foi relacionado com a técnica de FSL e ambos contribuíram para melhorar a métrica estatística de acurácia média na classificação das imagens. Foi explorado também o conceito baseado em métricas do Meta-Learning através dos algoritmos rede siamesa e rede siamesa tripla. Com os resultados obtidos foi notável o aumento da acurácia, especialmente quando os modelos foram treinados utilizando o algoritmo Reptile junto a técnica de FSL sendo em um conjunto de imagens similares. Na resolução de imagens de 26 cm/px foram obtidos os melhores resultados, essa resolução quando utilizada no modelo DenseNet121 otimizado com FSL e Reptile atingiu acurácia de 81,3%, mostrando eficácia quando comparado com a mesma arquitetura da DenseNet121 padrão sem o uso de tais técnicas. Os modelos redes siamesas e rede siamesa tripla também apresentaram bom desempenho, destacando a importância da aprendizagem métrica no campo de Meta-Learning. Os resultados indicam um caminho promissor para estes métodos contribuindo para a construção de instrumentos futuros de inteligência artificial que possam ajudar a aprimorar as práticas agrícolas relacionadas a mensurar a produtividade através de imagens.
Abstract: Given the growing importance of soy in the global agricultural economy and the need to improve agricultural practices to maintain the balance between food security and the environment, this study sought to evaluate the effectiveness of using a sub- concept of Deep Learning (DL) the method of Few Shot Learning (FSL), applied at the time to classify productivity images of soybean cultivation, acquired using a remotely piloted aircraft. RGB images were used in two different resolutions, 10 cm/px and 26 cm/px, obtained on the same day. After pre-processing the images, including class balancing, a database was obtained containing 9,721 images distributed into four soybean productivity classes: low, medium, high and very high. The following algorithms were explored: modified generic Convolutional Neural Network (CNN), resNet50 and denseNet121 applying the concept of Meta-Learning based on initialization together with FSL, this concept was related to the FSL technique and both contributed to improving the statistical accuracy metric average in image classification. The concept based on Meta-Learning metrics was also explored through the Siamese network and triple Siamese network algorithms. With the results obtained, the increase in accuracy was notable, especially when the models were trained using the Reptile algorithm together with the FSL technique on a set of similar images. The best results were obtained at an image resolution of 26 cm/px. This resolution, when used in the DenseNet121 model optimized with FSL and Reptile, achieved an accuracy of 81.3%, showing effectiveness when compared with the same architecture of the standard DenseNet121 without the use of such techniques. The Siamese network and triple Siamese network models also performed well, highlighting the importance of metric learning in the field of Meta-Learning. The results indicate a promising path for these methods, contributing to the construction of future artificial intelligence instruments that can help improve agricultural practices related to measuring productivity through images.
Keywords: Classificação de imagens
Few Shot Learning
Deep Learning
Image classification
Few Shot Learning
Deep Learning
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Estadual de Ponta Grossa
metadata.dc.publisher.initials: UEPG
metadata.dc.publisher.department: Departamento de Informática
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós Graduação Computação Aplicada
Citation: MORAES, Rovilson Endrigo. Avaliação do few shot learning para classificação de imagens de produtividade da soja obtidas por aeronave remotamente pilotada. 2024. Dissertação (Mestrado em Computação Aplicada) - Universidade Estadual de Ponta Grossa, Ponta Grossa, 2024.
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
URI: http://tede2.uepg.br/jspui/handle/prefix/4276
Issue Date: 1-Apr-2024
Appears in Collections:Programa de Pós Graduação Computação Aplicada

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