Please use this identifier to cite or link to this item: http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/2028
metadata.dc.type: Dissertação
Title: Reconhecimento de imagens de marcas de gado utilizando redes neurais convolucionais e máquinas de vetores de suporte
metadata.dc.creator: Santos, Carlos Alexandre Silva dos
metadata.dc.contributor.advisor1: Welfer, Daniel
metadata.dc.description.resumo: O reconhecimento automático de imagens de marca de gado é uma necessidade para os órgãos governamentais responsáveis por esta atividade. Para auxiliar neste processo, este trabalho propõe uma arquitetura que seja capaz de realizar o reconhecimento automático dessas marcas. Nesse sentido, uma arquitetura foi implementada e experimentos foram realizados com dois métodos: Bag-of-Features e Redes Neurais Convolucionais (CNN). No método Bag-of-Features foi utilizado o algoritmo SURF para extração de pontos de interesse das imagens e para criação do agrupa mento de palavras visuais foi utilizado o clustering K-means. O método Bag-of-Features apresentou acurácia geral de 86,02% e tempo de processamento de 56,705 segundos para um conjunto de 12 marcas e 540 imagens. No método CNN foi criada uma rede completa com 5 camadas convolucionais e 3 camadas totalmente conectadas. A 1 ª camada convolucional teve como entrada imagens transformadas para o formato de cores RGB. Para ativação da CNN foi utilizada a função ReLU, e a técnica de maxpooling para redução. O método CNN apresentou acurácia geral de 93,28% e tempo de processamento de 12,716 segundos para um conjunto de 12 marcas e 540 imagens. O método CNN consiste de seis etapas: a) selecionar o banco de imagens; b) selecionar o modelo de CNN pré-treinado; c) pré-processar as imagens e aplicar a CNN; d) extrair as características das imagens; e) treinar e classificar as imagens utilizando SVM; f) avaliar os resultados da classificação. Os experimentos foram realizados utilizando o conjunto de imagens de marcas de gado de uma prefeitura municipal. Para avaliação do desempenho da arquitetura proposta foram utilizadas as métricas de acurácia geral, recall, precisão, coeficiente Kappa e tempo de processamento. Os resultados obtidos foram satisfatórios, nos quais o método CNN apresentou os melhores resultados em comparação ao método Bag-of-Features, sendo 7,26% mais preciso e 43,989 segundos mais rápido. Também foram realizados experimentos com o método CNN em conjuntos de marcas com número maior de amostras, o qual obteve taxas de acurácia geral de 94,90% para 12 marcas e 840 imagens, e 80,57% para 500 marcas e 22.500 imagens, respectivamente.
Abstract: The automatic recognition of cattle branding is a necessity for government agencies responsible for this activity. In order to improve this process, this work proposes an architecture which is able of performing the automatic recognition of these brandings. The proposed software implements two methods, namely: Bag-of-Features and CNN. For the Bag-of-Features method, the SURF algorithm was used in order to extract points of interest from the images. We also used K-means clustering to create the visual word cluster. The Bag-of-Features method presented a overall accuracy of 86.02% and a processing time of 56.705 seconds in a set containing 12 brandings and 540 images. For the CNN method, we created a complete network with five convolutional layers, and three layers fully connected. For the 1st convolutional layer we converted the input images into the RGB color for mat. In order to activate the CNN, we performed an application of the ReLU, and used the maxpooling technique for the reduction. The CNN method presented 93.28% of overall accuracy and a processing time of 12.716 seconds for a set containing 12 brandings and 540 images. The CNN method includes six steps: a) selecting the image database; b) selecting the pre-trained CNN model; c) pre-processing the images and applying the CNN; d) extracting the features from the images; e) training and classifying the images using SVM; f) assessing the classification results. The experiments were performed using the cattle branding image set of a City Hall. Metrics of overall accuracy, recall, precision, Kappa coefficient, and processing time were used in order to assess the performance of the proposed architecture. Results were satisfactory. The CNN method showed the best results when compared to Bag-of-Features method, considering that it was 7.26% more accurate and 43.989 seconds faster. Also, some experiments were conducted with the CNN method for sets of brandings with a greater number of samples. These larger sets presented a overall accuracy rate of 94.90% for 12 brandings and 840 images, and 80.57% for 500 brandings and 22,500 images, respectively.
Keywords: Aprendizagem profunda
Redes neurais convolucionais
Máquinas de vetores de suporte
Reconhecimento de imagens
Marcas de gado
Engenharia elétrica
Deep learning
Convolutional neural networks
Support vector machines
Image recognition
Cattle branding
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal do Pampa
metadata.dc.publisher.initials: UNIPAMPA
metadata.dc.publisher.department: Campus Alegrete
metadata.dc.publisher.program: Mestrado Acadêmico em Engenharia Elétrica
Citation: SANTOS, Carlos Alexandre Silva dos. Reconhecimento de imagens de marcas de gado utilizando redes neurais convolucionais e máquinas de vetores de suporte. 135 p. 2017. Dissertação (Mestrado em Engenharia em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal do Pampa, Campus Alegrete, Alegrete, 2017.
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
URI: http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/2028
Issue Date: 26-Sep-2017
Appears in Collections:Mestrado em Engenharia Elétrica

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Carlos_Alexandre Silva_dos Santos - 2017.pdf27,2 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.