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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.55.2016.tde-23112016-085907
Documento
Autor
Nome completo
Matheus Della Croce Oliveira
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2016
Orientador
Banca examinadora
Wolf, Denis Fernando (Presidente)
Hruschka Júnior, Estevam Rafael
Jorge, Lucio André de Castro
Osório, Fernando Santos
Título em português
Detecção de patologias em plantações de eucaliptos com aprendizado de máquina
Palavras-chave em português
Aprendizado de máquina
Classificação em imagens aéreas
Processamento de imagens.
Sensoriamento remoto
VANTs
Resumo em português
As plantações de eucaliptos representam grande potencial econômico para a indústria de papel, celulose, entre outras, além de apresentar uma série de características positivas como alta produtividade, grande potencial de adaptação e ampla diversidade de espécies. Em consequência a tais vantagens, há décadas diversas pesquisas vem sendo realizadas com o intuito de monitorar e detectar diversas doenças que aferem este tipo de cultura. O monitoramento rápido das doenças em eucaliptos torna-se um requisito para evitar grandes perdas econômicas. Neste projeto de pesquisa utilizou-se imagens aéreas obtidas por VANTs (Veículos Aéreos Não-Tripulados) para detectar um tipo específico de estresse que afeta as plantações de eucaliptos: a Murcha de Ceratocyst is. Após rotular eucaliptos doentes e saudáveis e outras estruturas em imagens aéreas, técnicas de Aprendizado de Máquina Supervisionado foram desenvolvidas para generalizar o conhecimento e possibilitar uma rápida detecção através das imagens RGB e multiespectrais. Dentre as técnicas utilizadas, destacou-se a arquitetura de Redes Neurais Convolucional chamada de Custom- CNN, inspirada no modelo da tradicional arquitetura Lenet -5 agregando-se melhorias do estado-da-arte, como a camada convolucional 1x1. Na classificação do conjunto RGB, a Custom-CNN obteve o maior F-score, de 0,81, sendo que a técnica SVM-rbf obteve 0,67. No conjunto de dados com imagens multiespectrais, a Lenet -5 e a Custom-CNN at ingiram, respectivamente, 0,63 e 0,66 de F-score, enquanto o SVM-rbf obteve 0,46. Esta dissertação apresenta a metodologia utilizada para a classificação, elencando as principais características dos algoritmos utilizados, bem como os resultados experimentais obtidos. Há ainda uma aplicação do classificador Regressão Logística para o planejamento de trajetória com VANTs.
Título em inglês
Detection of diseases in eucalyptus plantations with machine learning
Palavras-chave em inglês
Aerial image classification
Image processing
Machine learning
Remote sensing
UAVs
Resumo em inglês
Eucalypt us plantations represent great economic potential for t he paper, pulp, among others, in addition to presenting a number of positive characteristics such as high productivity, great potential for adaptaion and wide diversity of species. In consequence of t hese advantages, there are several decades research has been conducted in order to monitor and detect various diseases that affect s this type of culture. The rapid monitoring of diseases in eucalyptus becomes a requirement to avoid major economic losses. In t his research project we used aerial images obtained by UAVs (Unmanned Aerial Vehicles) to detect an specific type of stress t hat a effect s eucalyptus plantations: the Ceratocyst is wilt . After labeling diseased eucalyptus, healthy eucalyptus and other structures in aerial images, Supervised Machine Learning techniques were developed to generalize knowledge and enable rapid detection through RGB and multispectral images. Among the techniques used, stood out t he Convolutional Neural Network architecture called Custom-CNN, that was inspired by the model of t raditional Lenet -5 architecture and with state-of-the-art improvements, such as t he 1x1 convolution layer. In t he classification of RGB dataset , the Custom-CNN obtained the highest F-score of 0.81, and SVM-RBF technique obtained 0.67. In t he dataset with multispectral images, Lenet -5 and Custom-CNN obtained, respectively, 0.63 and 0.66 of F-score, while SVM-rbf obtained 0.46. This paper presents the methodology used for classification, listing the main features of the algorithms and the experimental results. There is also an application of Logistic Regression classifier for path planning with UAVs.
 
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Data de Publicação
2016-11-23
 
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