A COMPARISON OF DEEP LEARNING TECHNIQUES FOR DEFORESTATION DETECTION IN THE BRAZILIAN AMAZON AND CERRADO BIOMES FROM REMOTE SENSING IMAGERY

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2019
Autor(a) principal: MABEL XIMENA ORTEGA ADARME
Orientador(a): RAUL QUEIROZ FEITOSA lattes
Banca de defesa: RAUL QUEIROZ FEITOSA, MARCELO GATTASS, ALESSANDRA RODRIGUES GOMES, CLAUDIO APARECIDO DE ALMEIDA
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO
Programa de Pós-Graduação: PPG EM ENGENHARIA ELÉTRICA
Departamento: Não Informado pela instituição
País: BR
Link de acesso: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=47799@1
https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=47799@2
Resumo: O desmatamento é uma das principais causas de redução da biodiversidade, mudança climática e outros fenômenos destrutivos. Assim, a detecção antecipada de desmatamento é de suma importância. Técnicas baseadas em imagens de satélite são uma das opções mais iteresantes para esta aplicação. No entanto, muitos trabalhos desenvolvidos incluem algumas operações manuais ou dependência de um limiar para identificar regiões que sofrem desmatamento ou não. Motivado por este cenário, a presente dissertação apresenta uma avaliação de métodos para detecção automática de desmatamento, especificamente de Early Fusion (EF) Convolutional Network, Siamese Convolutional Network (SN), Convolutional Support Vector Machine (CSVM) e Support Vector Machine (SVM), o último tomado como baseline. Todos os métodos foram avaliados em regiões dos biomas brasileiros Amazônia e Cerrado. Duas imagens Landsat 8 adquiridas em diferentes datas foram utilizadas nos experimentos, e também o impacto do tamanho do conjunto de treinamento foi analisado. Os resultados demonstraram que as abordagens baseadas no Deep Learning superaram claramente o baseline SVM em termos de pontuação F1-score e Overrall Accuracy, com uma superioridade de SN e EF sobre CSVM e SVM. Da mesma forma, uma redução do efeito sal e pimenta nos mapas de mudança gerados foi notada devido, principalmente ao aumento de amostras nos conjuntos de treinamento. Finalmente, realizou-se uma análise visando avaliar como os métodos podem reduzir o esforço humano na inspeção visual das áreas desmatadas.
id PUC_RIO-1_5d3dd1d48b32ae89b136a10c0f8c37cf
oai_identifier_str oai:MAXWELL.puc-rio.br:47799
network_acronym_str PUC_RIO-1
network_name_str Repositório Institucional da PUC-RIO (Projeto Maxwell)
repository_id_str
spelling info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisA COMPARISON OF DEEP LEARNING TECHNIQUES FOR DEFORESTATION DETECTION IN THE BRAZILIAN AMAZON AND CERRADO BIOMES FROM REMOTE SENSING IMAGERY COMPARAÇÃO DE TÉCNICAS DE DEEP LEARNING PARA DETECÇÃO DE DESMATAMENTO EM BIOMAS DA AMAZÔNIA E CERRADO BRASILEIROS A PARTIR DE IMAGENS DE SENSORIAMENTO REMOTO 2019-09-10RAUL QUEIROZ FEITOSA00889262810lattes.cnpq.brALESSANDRA RODRIGUES GOMESRAUL QUEIROZ FEITOSAMARCELO GATTASS ALESSANDRA RODRIGUES GOMESCLAUDIO APARECIDO DE ALMEIDA08562285161MABEL XIMENA ORTEGA ADARMEPONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIROPPG EM ENGENHARIA ELÉTRICAPUC-RioBRO desmatamento é uma das principais causas de redução da biodiversidade, mudança climática e outros fenômenos destrutivos. Assim, a detecção antecipada de desmatamento é de suma importância. Técnicas baseadas em imagens de satélite são uma das opções mais iteresantes para esta aplicação. No entanto, muitos trabalhos desenvolvidos incluem algumas operações manuais ou dependência de um limiar para identificar regiões que sofrem desmatamento ou não. Motivado por este cenário, a presente dissertação apresenta uma avaliação de métodos para detecção automática de desmatamento, especificamente de Early Fusion (EF) Convolutional Network, Siamese Convolutional Network (SN), Convolutional Support Vector Machine (CSVM) e Support Vector Machine (SVM), o último tomado como baseline. Todos os métodos foram avaliados em regiões dos biomas brasileiros Amazônia e Cerrado. Duas imagens Landsat 8 adquiridas em diferentes datas foram utilizadas nos experimentos, e também o impacto do tamanho do conjunto de treinamento foi analisado. Os resultados demonstraram que as abordagens baseadas no Deep Learning superaram claramente o baseline SVM em termos de pontuação F1-score e Overrall Accuracy, com uma superioridade de SN e EF sobre CSVM e SVM. Da mesma forma, uma redução do efeito sal e pimenta nos mapas de mudança gerados foi notada devido, principalmente ao aumento de amostras nos conjuntos de treinamento. Finalmente, realizou-se uma análise visando avaliar como os métodos podem reduzir o esforço humano na inspeção visual das áreas desmatadas.Deforestation is one of the main causes of biodiversity reduction, climate change, among other destructive phenomena. Thus, early detection of deforestation processes is of paramount importance. Techniques based on satellite images are one of the most attractive options for this application. However, many works developed include some manual operations or dependency on a threshold to identify regions that suffer deforestation or not. Motivated by this scenario, the present dissertation presents an evaluation of methods for automatic deforestation detection, specifically Early Fusion (EF) Convolutional Network, Siamese Convolutional Network (SN), Convolutional Support Vector Machine (CSVM) and Support Vector Machine (SVM), taken as the baseline. These methods were evaluated in regions of Brazilian Amazon and Cerrado Biomes. Two Landsat 8 images acquired at different dates were used in the experiments, and the impact of training set size was also analyzed. The results demonstrated that Deep Learning-based approaches clearly outperformed the SVM baseline in our approaches, both in terms of F1-score and Overall Accuracy, with the superiority of SN and EF over CSVM and SVM. In the same way, a reduction of the salt-and-pepper effect in the generated probabilistic change maps was noticed due, mainly, to the increase of samples in the training sets. Finally, an analysis was carried out to assess how the methods can reduce the time invested in the visual inspection of deforested areas.PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIROCONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICOhttps://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=47799@1https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=47799@2engreponame:Repositório Institucional da PUC-RIO (Projeto Maxwell)instname:Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-RIO)instacron:PUC_RIOinfo:eu-repo/semantics/openAccess2023-06-26T10:03:41ZRepositório InstitucionalPRI
dc.title.en.fl_str_mv A COMPARISON OF DEEP LEARNING TECHNIQUES FOR DEFORESTATION DETECTION IN THE BRAZILIAN AMAZON AND CERRADO BIOMES FROM REMOTE SENSING IMAGERY
dc.title.alternative.pt.fl_str_mv COMPARAÇÃO DE TÉCNICAS DE DEEP LEARNING PARA DETECÇÃO DE DESMATAMENTO EM BIOMAS DA AMAZÔNIA E CERRADO BRASILEIROS A PARTIR DE IMAGENS DE SENSORIAMENTO REMOTO
title A COMPARISON OF DEEP LEARNING TECHNIQUES FOR DEFORESTATION DETECTION IN THE BRAZILIAN AMAZON AND CERRADO BIOMES FROM REMOTE SENSING IMAGERY
spellingShingle A COMPARISON OF DEEP LEARNING TECHNIQUES FOR DEFORESTATION DETECTION IN THE BRAZILIAN AMAZON AND CERRADO BIOMES FROM REMOTE SENSING IMAGERY
MABEL XIMENA ORTEGA ADARME
title_short A COMPARISON OF DEEP LEARNING TECHNIQUES FOR DEFORESTATION DETECTION IN THE BRAZILIAN AMAZON AND CERRADO BIOMES FROM REMOTE SENSING IMAGERY
title_full A COMPARISON OF DEEP LEARNING TECHNIQUES FOR DEFORESTATION DETECTION IN THE BRAZILIAN AMAZON AND CERRADO BIOMES FROM REMOTE SENSING IMAGERY
title_fullStr A COMPARISON OF DEEP LEARNING TECHNIQUES FOR DEFORESTATION DETECTION IN THE BRAZILIAN AMAZON AND CERRADO BIOMES FROM REMOTE SENSING IMAGERY
title_full_unstemmed A COMPARISON OF DEEP LEARNING TECHNIQUES FOR DEFORESTATION DETECTION IN THE BRAZILIAN AMAZON AND CERRADO BIOMES FROM REMOTE SENSING IMAGERY
title_sort A COMPARISON OF DEEP LEARNING TECHNIQUES FOR DEFORESTATION DETECTION IN THE BRAZILIAN AMAZON AND CERRADO BIOMES FROM REMOTE SENSING IMAGERY
dc.creator.Lattes.none.fl_str_mv
author MABEL XIMENA ORTEGA ADARME
author_facet MABEL XIMENA ORTEGA ADARME
author_role author
dc.contributor.advisor-co1ID.none.fl_str_mv
dc.contributor.advisor-co1Lattes.none.fl_str_mv
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv RAUL QUEIROZ FEITOSA
dc.contributor.advisor1ID.fl_str_mv 00889262810
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv lattes.cnpq.br
dc.contributor.advisor-co1.fl_str_mv ALESSANDRA RODRIGUES GOMES
dc.contributor.referee1.fl_str_mv RAUL QUEIROZ FEITOSA
dc.contributor.referee2.fl_str_mv MARCELO GATTASS
dc.contributor.referee3.fl_str_mv ALESSANDRA RODRIGUES GOMES
dc.contributor.referee4.fl_str_mv CLAUDIO APARECIDO DE ALMEIDA
dc.contributor.authorID.fl_str_mv 08562285161
dc.contributor.author.fl_str_mv MABEL XIMENA ORTEGA ADARME
contributor_str_mv RAUL QUEIROZ FEITOSA
ALESSANDRA RODRIGUES GOMES
RAUL QUEIROZ FEITOSA
MARCELO GATTASS
ALESSANDRA RODRIGUES GOMES
CLAUDIO APARECIDO DE ALMEIDA
description O desmatamento é uma das principais causas de redução da biodiversidade, mudança climática e outros fenômenos destrutivos. Assim, a detecção antecipada de desmatamento é de suma importância. Técnicas baseadas em imagens de satélite são uma das opções mais iteresantes para esta aplicação. No entanto, muitos trabalhos desenvolvidos incluem algumas operações manuais ou dependência de um limiar para identificar regiões que sofrem desmatamento ou não. Motivado por este cenário, a presente dissertação apresenta uma avaliação de métodos para detecção automática de desmatamento, especificamente de Early Fusion (EF) Convolutional Network, Siamese Convolutional Network (SN), Convolutional Support Vector Machine (CSVM) e Support Vector Machine (SVM), o último tomado como baseline. Todos os métodos foram avaliados em regiões dos biomas brasileiros Amazônia e Cerrado. Duas imagens Landsat 8 adquiridas em diferentes datas foram utilizadas nos experimentos, e também o impacto do tamanho do conjunto de treinamento foi analisado. Os resultados demonstraram que as abordagens baseadas no Deep Learning superaram claramente o baseline SVM em termos de pontuação F1-score e Overrall Accuracy, com uma superioridade de SN e EF sobre CSVM e SVM. Da mesma forma, uma redução do efeito sal e pimenta nos mapas de mudança gerados foi notada devido, principalmente ao aumento de amostras nos conjuntos de treinamento. Finalmente, realizou-se uma análise visando avaliar como os métodos podem reduzir o esforço humano na inspeção visual das áreas desmatadas.
publishDate 2019
dc.date.issued.fl_str_mv 2019-09-10
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=47799@1
https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=47799@2
url https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=47799@1
https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=47799@2
dc.language.iso.fl_str_mv eng
language eng
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO
dc.publisher.program.fl_str_mv PPG EM ENGENHARIA ELÉTRICA
dc.publisher.initials.fl_str_mv PUC-Rio
dc.publisher.country.fl_str_mv BR
publisher.none.fl_str_mv PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da PUC-RIO (Projeto Maxwell)
instname:Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-RIO)
instacron:PUC_RIO
instname_str Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-RIO)
instacron_str PUC_RIO
institution PUC_RIO
reponame_str Repositório Institucional da PUC-RIO (Projeto Maxwell)
collection Repositório Institucional da PUC-RIO (Projeto Maxwell)
repository.name.fl_str_mv
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1776626348419186688