Normalização Adaptativa e Aprendizado Híbrido: Técnicas de Adaptação de Domínio para Análise de Vegetação Transgeográfica

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: MAX HIROITO TIETI
Orientador(a): Jonathan de Andrade Silva
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/12696
Resumo: This research explores the ability of machine learning models (specifically deep neural networks) to generalize across different contexts and domains. It addresses domain adaptation, i.e., how to ensure a model trained on a specific dataset can perform well on another dataset with different characteristics. This is explored through adaptive normalization and hybrid learning; for this purpose, domain adaptation is investigated by evaluating the performance of pre-trained models on different datasets from distinct ecosystems. For vegetation analysis, the application of deep learning models to satellite/aerial image observation is addressed, which is fundamental for understanding and monitoring vegetation at different scales. The importance of generalization is justified by the model's ability to perform well in different contexts and domains, a crucial factor for the practical application of machine learning models in areas such as ecological and urban planning, where data can vary significantly from one location to another. Data from two Latin American universities with distinct ecosystems were used: UCDB, in Brazil, and UPS, in Ecuador. Preliminary results indicate that, although all tested models (FCN, DeepLabV3, and SegFormer) performed well, FCN stood out in generalization between datasets, with high F1-score, IoU, and accuracy metrics. The study points to areas for improvement, such as normalization adaptation, network enhancement, and parameter fine-tuning. In the future, more segmentation classes, LiDAR data, and datasets from different hemispheres will be incorporated to deepen the analysis of model generalization. With this, we intend to propose techniques for better adaptation of deep learning models to different domains, through semantic segmentation of images, using deep neural networks for the analysis of vegetation and ecosystem images, resulting in direct applications for research in environmental monitoring, precision agriculture, and urban planning, for example.
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The importance of generalization is justified by the model's ability to perform well in different contexts and domains, a crucial factor for the practical application of machine learning models in areas such as ecological and urban planning, where data can vary significantly from one location to another. Data from two Latin American universities with distinct ecosystems were used: UCDB, in Brazil, and UPS, in Ecuador. Preliminary results indicate that, although all tested models (FCN, DeepLabV3, and SegFormer) performed well, FCN stood out in generalization between datasets, with high F1-score, IoU, and accuracy metrics. The study points to areas for improvement, such as normalization adaptation, network enhancement, and parameter fine-tuning. In the future, more segmentation classes, LiDAR data, and datasets from different hemispheres will be incorporated to deepen the analysis of model generalization. With this, we intend to propose techniques for better adaptation of deep learning models to different domains, through semantic segmentation of images, using deep neural networks for the analysis of vegetation and ecosystem images, resulting in direct applications for research in environmental monitoring, precision agriculture, and urban planning, for example.Esta pesquisa explora a capacidade de modelos de aprendizado de máquina (especificamente redes neurais profundas) de generalizar para diferentes contextos e domínios. Aborda a adaptação de domínio, ou seja, como garantir que um modelo treinado em um conjunto de dados específico possa funcionar bem em outro conjunto de dados com características diferentes. Isso é explorado de normalização adaptativa e aprendizado híbrido; para tanto, ocorre a investigação da adaptação de domínio por meio da avaliação do desempenho de modelos pré-treinados em diferentes conjuntos de dados de ecossistemas distintos. Para a análise de vegetação é abordada a aplicação de modelos de aprendizado profundo na observação de imagens de satélite/aéreas, o que é fundamental para a compreensão e monitoramento da vegetação em diferentes escalas. A importância da generalização se justifica pela capacidade do modelo de funcionar bem em diferentes contextos e domínios, fato crucial para a aplicação prática de modelos de aprendizado de máquina em áreas como planejamento ecológico e urbano, onde os dados podem variar significativamente de um local para outro. Foram utilizados dados de duas universidades latino-americanas com ecossistemas distintos: UCDB, no Brasil, e UPS, no Equador. Resultados preliminares indicam que, apesar de todos os modelos testados (FCN, DeepLabV3 e SegFormer) apresentarem bom desempenho, o FCN se destacou na generalização entre os conjuntos de dados, com altas métricas de F1-score, IoU e precisão. O estudo aponta para áreas de melhoria, como a adaptação da normalização, o aprimoramento da rede e o ajuste fino dos parâmetros. Futuramente, serão incorporadas mais classes de segmentação, dados LiDAR e conjuntos de dados de diferentes hemisférios para aprofundar a análise da generalização do modelo. Com isso, pretendemos propor técnicas para melhor adaptação de modelos de aprendizado profundo a diferentes domínios, por meio de segmentação semântica de imagens, uso de redes neurais profundas para a análise de imagens de vegetação e ecossistemas, redundando em aplicações diretas para a pesquisa em monitoramento ambiental, agricultura de precisão e planejamento urbano, por exemplo.Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do SulUFMSBrasilAdaptação de domínioRedes Neurais ProfundasImagens aéreasOrtofotosAprendizado por transferência.Normalização Adaptativa e Aprendizado Híbrido: Técnicas de Adaptação de Domínio para Análise de Vegetação Transgeográficainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisJonathan de Andrade SilvaMAX HIROITO TIETIinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFMSinstname:Universidade Federal de Mato Grosso do Sul (UFMS)instacron:UFMSORIGINALdissertação_max_hiroito_27.09.25_envio.pdfdissertação_max_hiroito_27.09.25_envio.pdfapplication/pdf65515360https://repositorio.ufms.br/bitstream/123456789/12696/-1/disserta%c3%a7%c3%a3o_max_hiroito_27.09.25_envio.pdf316c23d6fbfbd3b24a703103d487cf2bMD5-1123456789/126962025-09-29 14:42:26.387oai:repositorio.ufms.br:123456789/12696Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufms.br/oai/requestri.prograd@ufms.bropendoar:21242025-09-29T18:42:26Repositório Institucional da UFMS - Universidade Federal de Mato Grosso do Sul (UFMS)false
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