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dc.creatorGomes, Natália de Oliveira-
dc.date.accessioned2026-01-26T14:43:02Z-
dc.date.available2026-01-26T14:43:02Z-
dc.date.issued2025-08-25-
dc.identifier.citationGOMES, Natália de Oliveira. Segmentação Semântica de Incêndios Florestais com U-Net e Encoders Pré-Treinados: Uma Abordagem com Função de Perda Composta e Balanceamento de Classes. 2025. 82 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026. DOI 10.14393/ufu.di.2025.538.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufu.br/handle/123456789/48076-
dc.description.abstractemantic segmentation of forest fires in satellite imagery is a relevant problem for environmental monitoring, particularly due to severe class imbalance and the sparse spa- tial distribution of fire events. In this work, the study is conducted using multispectral Sentinel-2 images with 20 m spatial resolution, focusing on the accurate identification of the fire class. The objective of this dissertation is to propose, implement, and eva- luate a semantic segmentation pipeline for forest fire detection, investigating the impact of different backbones, loss functions, and class imbalance mitigation strategies. The methodology is structured into two experimental cycles. The first, exploratory in nature, evaluates a U-Net architecture with VGG16 and EfficientNetB3 encoders using conventi- onal loss functions. The second cycle adopts an optimized pipeline incorporating selective undersampling, data augmentation, loss functions tailored to imbalanced data (Dice, Fo- cal, and Dice+Focal), a two-stage training strategy with encoder fine-tuning, and decision threshold calibration through validation-based sweeping to maximize the F1-score. The results show substantial improvements in the second cycle, with increased stability and performance, particularly for the U-Net with the VGG16 backbone, which achieved high F1 and IoU scores on the test set. Qualitative analysis further confirmed improved spatial coherence of the predicted masks. These findings indicate that combining class balancing strategies, appropriate loss functions, and threshold calibration is essential for effective forest fire segmentation in multispectral Sentinel-2 imagery.pt_BR
dc.description.sponsorshipPesquisa sem auxílio de agências de fomentopt_BR
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorpt_BR
dc.description.sponsorshipCAPS - Centro de Atenção Psicosocialpt_BR
dc.description.sponsorshipCBMM - Companhia Brasileira de Metalurgia e Mineraçãopt_BR
dc.description.sponsorshipCBP&D/Café - Consórcio Brasileiro de Pesquisa e Desenvolvimento do Cafépt_BR
dc.description.sponsorshipCEFET/GO - Centro Federal de Educação Tecnológica de Goiáspt_BR
dc.description.sponsorshipCEMIG - Companhia Energética de Minas Geraispt_BR
dc.description.sponsorshipCENAPAD - Centro Nacional de Processamento de Alto Desempenho em São Paulopt_BR
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológicopt_BR
dc.description.sponsorshipCoencil Construçõespt_BR
dc.description.sponsorshipCSIRO - Tropical Ecosystems Research Centrept_BR
dc.description.sponsorshipDerly J. G. Rodriguespt_BR
dc.description.sponsorshipDuratexpt_BR
dc.description.sponsorshipEletrobras - Centrais Elétricas Brasileiras S.A.pt_BR
dc.description.sponsorshipEmbraco - Empresa Brasileira de Compressorespt_BR
dc.description.sponsorshipEmbrapa - Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuáriapt_BR
dc.description.sponsorshipEuropean Union Programmept_BR
dc.description.sponsorshipFAPEAL - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Alagoaspt_BR
dc.description.sponsorshipFAPEAM - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado do Amazonaspt_BR
dc.description.sponsorshipFAPEG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiáspt_BR
dc.description.sponsorshipFAPEMA - Fundação de Amparo a Pesquisa e ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Maranhãopt_BR
dc.description.sponsorshipFAPEMAT - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Mato Grossopt_BR
dc.description.sponsorshipFAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Geraispt_BR
dc.description.sponsorshipFAPERGS - Fundação de Amparo a Pesquisa no Estado do Rio Grande do Sulpt_BR
dc.description.sponsorshipFAPERJ - Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiropt_BR
dc.description.sponsorshipFAPESB - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado da Bahiapt_BR
dc.description.sponsorshipFAPESP - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de São Paulopt_BR
dc.description.sponsorshipFATEC - Fundação de Amparo a Ciência e Tecnologiapt_BR
dc.description.sponsorshipFAU - Fundação de Apoio Universitáriopt_BR
dc.description.sponsorshipFinep - Financiadora de Estudos e Projetospt_BR
dc.description.sponsorshipFMB - Fundação Manoel de Barrospt_BR
dc.description.sponsorshipFNS - Fundo Nacional de Saúde - Ministério da Saúdept_BR
dc.description.sponsorshipFPM - Faculdade Patos de Minaspt_BR
dc.description.sponsorshipFUNCAP - Fundação Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológicopt_BR
dc.description.sponsorshipFundação Lemannpt_BR
dc.description.sponsorshipGCUB - Grupo Coimbra de Universidades Brasileiraspt_BR
dc.description.sponsorshipHolcim Brasilpt_BR
dc.description.sponsorshipIFG - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Goiáspt_BR
dc.description.sponsorshipIFM - Instituto Fábrica do Milêniopt_BR
dc.description.sponsorshipIFMT - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Mato Grossopt_BR
dc.description.sponsorshipIFNMG - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Norte de Minas Geraispt_BR
dc.description.sponsorshipINEO - Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Eletrônica Orgânicapt_BR
dc.description.sponsorshipINCT-Hympar Sudeste - Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia dos Hymenoptera Parasitoides da Região Sudeste Brasileirapt_BR
dc.description.sponsorshipINCT-MACC - Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia - Medicina Assistida por Computação Científicapt_BR
dc.description.sponsorshipINCT-EIE - Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia De Estruturas Inteligentes em Engenhariapt_BR
dc.description.sponsorshipINCT - Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Nanobiofarmacêuticapt_BR
dc.description.sponsorshipINCT - Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiapt_BR
dc.description.sponsorshipIMMP - Instituto Multidiciplinar de Materiais Poliméricospt_BR
dc.description.sponsorshipIpea - Instituto de Pesquisa Econômica Aplicadapt_BR
dc.description.sponsorshipIQUFU - Instituto de Química da Universidade Federal de Uberlândiapt_BR
dc.description.sponsorshipMCTESTP - Ministério da Ciência e Tecnologia de Moçambiquept_BR
dc.description.sponsorshipMinistério da Ciência e Tecnologia e Inovaçãopt_BR
dc.description.sponsorshipN-Biofar - Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Nano-Biofarmacêuticapt_BR
dc.description.sponsorshipNanobraxpt_BR
dc.description.sponsorshipNational Science Foundationpt_BR
dc.description.sponsorshipNSF - National Science Foundationpt_BR
dc.description.sponsorshipOEA - Organização das Nações Americanaspt_BR
dc.description.sponsorshipPetrobrás - Petróleo Brasileiro S.Apt_BR
dc.description.sponsorshipPetropasy Tecnologia em Poliuretanospt_BR
dc.description.sponsorshipPrefeitura Municipal de Ituiutabapt_BR
dc.description.sponsorshipRede Fitocerradopt_BR
dc.description.sponsorshipRNP - Rede Nacional de Ensino e Pesquisapt_BR
dc.description.sponsorshipRQMG - Rede Mineira de Químicapt_BR
dc.description.sponsorshipSEE/SP - Secretaria da Educação do Estado de São Paulopt_BR
dc.description.sponsorshipSES-MT - Secretaria de Estado de Saúde de Mato Grossopt_BR
dc.description.sponsorshipUEG - Universidade Estadual de Goiáspt_BR
dc.description.sponsorshipUEMS - Universidade Estadual do Mato Grosso do Sulpt_BR
dc.description.sponsorshipUESB - Universidade Estadual do Sudoeste da Bahiapt_BR
dc.description.sponsorshipUF - Universidade da Flóridapt_BR
dc.description.sponsorshipUFAC - Universidade Federal do Acrept_BR
dc.description.sponsorshipUFMS - Universidade Federal do Mato Grosso do Sulpt_BR
dc.description.sponsorshipUFU - Universidade Federal de Uberlândiapt_BR
dc.description.sponsorshipUNEC - Centro Universitário de Caratingapt_BR
dc.description.sponsorshipUNEMAT - Universidade do Estado de Mato Grossopt_BR
dc.description.sponsorshipUNIARAXÁ - Centro Universitário do Planalto de Araxápt_BR
dc.description.sponsorshipUNIFRAN - Universidade de Francapt_BR
dc.description.sponsorshipUnimontes - Universidade Estadual de Montes Clarospt_BR
dc.description.sponsorshipUNIPAC - Universidade Presidente Antônio Carlospt_BR
dc.description.sponsorshipUNIPAM - Centro Universitário de Patos de Minaspt_BR
dc.description.sponsorshipUSIMINAS - Usinas Siderúrgicas de Minas Gerais S/Apt_BR
dc.description.sponsorshipVALE S. A.pt_BR
dc.description.sponsorshipZF_Sachs do Brasilpt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Uberlândiapt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/*
dc.subjectSensoriamento Remotopt_BR
dc.subjectSegmentação Semânticapt_BR
dc.subjectAprendizado Profundopt_BR
dc.subjectQueimadaspt_BR
dc.subjectSentinel-2pt_BR
dc.subjectIncêndios Florestaispt_BR
dc.titleSegmentação Semântica de Incêndios Florestais com U-Net e Encoders Pré-Treinados: Uma Abordagem com Função de Perda Composta e Balanceamento de Classespt_BR
dc.title.alternativeSemantic Segmentation of Forest Fires with U-Net and Pre-trained Encoders: An Approach with Composite Loss Function and Class Balancingpt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR
dc.contributor.advisor1Fernandes, Henrique Coelho-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2439055005598269pt_BR
dc.contributor.referee1Mari, João Fernando-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3582704696209050pt_BR
dc.contributor.referee2Tinoco, Claudiney Ramos-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/2686526877112687pt_BR
dc.contributor.referee3Fernandes, Henrique Coelho-
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/2439055005598269pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/3826444907549025pt_BR
dc.description.degreenameDissertação (Mestrado)pt_BR
dc.description.resumoA segmentação semântica de incêndios florestais em imagens de satélite é um problema relevante para o monitoramento ambiental, especialmente devido ao forte desbalancea- mento entre classes e à natureza esparsa dos focos de fogo. Neste trabalho, o estudo é conduzido sobre imagens multiespectrais do satélite Sentinel-2 (resolução de 20 m), com foco na identificação da classe incêndio. O objetivo desta dissertação é propor, imple- mentar e avaliar um pipeline de segmentação semântica para detectar incêndios florestais, investigando o impacto de diferentes backbones, funções de perda e estratégias de mitiga- ção do desbalanceamento. A metodologia foi estruturada em dois ciclos experimentais: no primeiro, de caráter exploratório, avaliou-se a U-Net com encoders VGG16! (VGG16!) e EfficientNetB3, utilizando perdas tradicionais; no segundo, foi adotado um pipeline otimizado com undersampling, data augmentation, perdas sensíveis à classe minoritária (Dice, Focal e Dice+Focal), treinamento em duas fases com fine-tuning e calibração do limiar por varredura na validação maximizando F1-Score. Os resultados indicam melhora substancial no Ciclo 2, com maior estabilidade e desempenho, destacando-se a U-Net com backbone VGG-16, que apresentou métricas elevadas de medida F1 (média harmônica en- tre Precisão e Precision/Recall) (F1-Score) e Interseção sobre União (IoU) no conjunto de teste. A análise qualitativa confirmou maior coerência espacial das máscaras preditas. Conclui-se que a combinação de balanceamento, funções de perda adequadas e calibração do limiar de decisão é determinante para a segmentação eficaz de incêndios em imagens multiespectrais do Sentinel-2.pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Ciência da Computaçãopt_BR
dc.sizeorduration82pt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRApt_BR
dc.identifier.doihttp://doi.org/10.14393/ufu.di.2025.538pt_BR
dc.subject.autorizadoComputaçãopt_BR
dc.subject.odsODS::ODS 17. Parcerias e meios de implementação - Fortalecer os meios de implementação e revitalizar a parceria global para o desenvolvimento sustentável.pt_BR
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Ciência da Computação

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