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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título: Segmentação Semântica de Cultivos de Cana-de-Açúcar usando Deep Learning
Autor(es): PEDRO ROBERTO MIGUEL ARAKAKI
MARCELO FERREIRA BORBA
Primeiro orientador: WESLEY NUNES GONCALVES
Resumo: A cana-de-açúcar ocupa papel estratégico no Brasil, demandando soluções de agricultura de precisão para aumentar produtividade e sustentabilidade. Este trabalho aplica segmentação semântica em imagens aéreas de cana-de-açúcar obtidas por drones, visando a identificação precisa da classe Cana em cenários desafiadores como morfologia irregular, sobreposição foliar e desequilíbrio de classes. Utilizando o framework MMSegmentation, o estudo comparou quatro arquiteturas de Deep Learning: FCN, PSPNet, DeepLabV3+ e SegFormer. Os modelos FCN, PSPNet e DeepLabV3+ usaram ResNet-50 como backbone, e o SegFormer utilizou o MiT-B0. O dataset consistiu em ortofotos de alta resolução com GSD de aproximadamente 3 cm, acompanhados de máscaras de segmentação anotadas. Todos os modelos passaram por fine-tuning com pesos pré-treinados, sob condições de treinamento unificadas e foram avaliados por métricas padronizadas. Os resultados demonstraram que o PSPNet obteve o melhor desempenho geral na identificação da classe Cana, superando as demais arquiteturas em todas as métricas de desempenho global e por classe, exceto na métrica Acc, em que FCN e DeepLabV3+ apresentaram desempenho levemente superior. Este resultado é atribuído à eficácia de seu módulo Pyramid Pooling na captura de contexto em múltiplas escalas e à agregação hierárquica de características, que fortalecem a capacidade de discriminação entre classes e a robustez frente a variações nas imagens. Com isso, os resultados obtidos podem contribuir para ampliar o uso de técnicas de agricultura de precisão no cultivo de cana-de-açúcar, especialmente por meio do monitoramento automatizado, permitindo identificar precocemente problemas que impactam diretamente a produtividade.
Abstract: Sugarcane plays a strategic role in Brazil, requiring agricultural solutions to increase productivity and sustainability. This application uses semantic segmentation on aerial images of sugarcane obtained by drones, changing the precise identification of the Sugarcane class in challenging scenarios such as irregular morphology, leaf overlap, and class imbalance. Using the MMSegmentation framework, the study compared four Deep Learning architectures: FCN, PSPNet, DeepLabV3+, and SegFormer. The FCN, PSPNet, and DeepLabV3+ models acquired ResNet-50 as a backbone, and SegFormer used MiT-B0. The dataset consists of high-resolution orthophotos with a GSD of approximately 3 cm, accompanied by annotated segmentation masks. All models underwent fine-tuning with pre-trained weights under unified training conditions and were evaluated by standardized analyses. We discovered that PSPNet achieved the best overall performance in identifying the Sugarcane class, outperforming other architectures in all global and class-specific performance metrics, except for the Acc metric, where FCN and DeepLabV3+ performed slightly better. This result is attributed to the effectiveness of its Pyramid Pooling module in capturing context at multiple scales and in hierarchical feature aggregation, which strengthens the ability to discriminate between classes and the robustness against variations in images. Therefore, the results obtained can contribute to expanding the use of precision agriculture techniques in sugarcane cultivation, especially through automated monitoring, allowing for the early identification of problems that directly impact productivity.
Palavras-chave: Detecção de plantações de Cana-de-açúcar
Segmentação Semântica
Aprendizado Profundo
País: 
Editor: Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul
Sigla da Instituição: UFMS
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/13263
Data do documento: 2025
Aparece nas coleções:Sistemas de Informação - Bacharelado (FACOM)

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