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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/82734| Type: | TCC |
| Title: | Estudo e Comparação de algoritmos de classificação de imagens para identificação de cristais de alita (C3S) |
| Authors: | Silva, Thiago Natalys Ribeiro |
| Advisor: | Paz, Rosineide Fernando da |
| Keywords in Brazilian Portuguese : | microscopia do clínquer;classificação de imagens;aprendizado de máquina;algoritimos |
| Keywords in English : | clinker microscopy;image classification;machine learning;algorithms |
| Knowledge Areas - CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::METODOLOGIA E TECNICAS DA COMPUTACAO::ENGENHARIA DE SOFTWARE |
| Issue Date: | 2025 |
| Citation: | SILVA, Thiago Natalys Ribeiro. Estudo e Comparação de algoritmos de classificação de imagens para identificação de cristais de alita (C3S).2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia de Software) - Campus de Russas, Universidade Federal do Ceará, Russas, 2025. |
| Abstract in Brazilian Portuguese: | Para a produção do cimento Portland, a qualidade do clínquer é fundamental, representando o maior desafio para as indústrias cimenteiras. O clínquer é um insumo sinterizado e peletizado, produzido a partir da queima de uma mistura de farinha de calcário e argila a uma temperatura de 1450 °C. Durante sua fase final de produção ocorre a inspeção que fornece dados sobre a qualidade do material. Essa verificação pode ser conduzida mediante a técnicas como a difração de raios-x e a microscopia, sendo esta última a mais frequente. Por ser realizada manualmente, a análise microscópica pode sofrer com falhas humanas, resultando em atrasos na detecção de problemas na produção e em resultados de análise inconstantes. Surge, portanto, uma necessidade por uma solução, a partir da classificação de cristais Alitas (C3s) que contribua a um processo que traga resultados e possa contribuir para a indústria cimenteira. A morfologia e distribuição desses cristais nas imagens são indicadores cruciais da qualidade do clínquer produzido. Por meio da classificação eficaz desses cristais, é possível automatizar análises que dependem da avaliação de sua morfologia. Tal avanço agilizaria o processo de avaliação de qualidade, mas também ampliaria sua precisão, beneficiando significativamente a indústria de produção de cimento. Neste contexto, este trabalho irá focar em três algoritmos: KNN (K-Nearest Neighbors), SVM (Support Vector Machines) e Árvores de Decisão, juntamente com técnicas para extração de características para a classificação de cristais de C3S em imagens microscópicas de clínquer. Ao final desta pesquisa será contemplado os resultados do estudo comparativo entre os 3 modelos supervisionados na sua capacidade de classificar os cristais de Alita. O modelo de Árvore de Decisão apresentou o desempenho mais elevado na classificação morfológica de cristais de C3S, alcançando 97,19% de acurácia e 97,16% de F1-Score, resultados superiores aos obtidos pelos algoritmos SVM e KNN. As curvas de aprendizado apontaram para um alto poder de discriminação e boa generalização do modelo, evidenciando um leve sobreajuste. O estudo enfrentou limitações, principalmente a escassez de literatura sobre a fase Alita e um conjunto restrito de imagens para treinamento. A pesquisa contribui para o avanço da análise morfológica automatizadas. Futuras investigações devem focar na ampliação da base de dados, na exploração de arquiteturas de aprendizado profundo e na incorporação de novos atributos para aprimorar a robustez dos modelos preditivos. |
| Abstract: | For the production of Portland cement, clinker quality is fundamental, representing the greatest challenge for cement industries. Clinker is a sintered and pelletized material, produced from the burning of a mixture of limestone and clay raw meal at a temperature of 1450°C. During its final production stage, an inspection is carried out to provide data on the material’s quality. This verification can be conducted using techniques such as X-ray diffraction and microscopy, with the latter being the most frequent. Because it is performed manually, microscopic analysis can suffer from human error, resulting in delays in detecting production problems and inconsistent analysis results. Therefore, a need arises for a solution based on the classification of Alite (C3S) crystals that contributes to a process that yields results and can benefit the cement industry. The morphology and distribution of these crystals in images are crucial indicators of the produced clinker’s quality. Through the effective classification of these crystals, it is possible to automate analyses that depend on the evaluation of their morphology. Such an advancement would expedite the quality assessment process and also increase its precision, significantly benefiting the cement production industry. In this context, this work focuses on three algorithms: KNN (K-Nearest Neighbors), SVM (Support Vector Machines), and Decision Trees, along with feature extraction techniques for the classification of C3S crystals in microscopic clinker images. This research concludes by presenting the comparative results of the three supervised models regarding their capacity to classify Alite crystals. The Decision Tree model showed the highest performance in the morphological classification of C3S crystals, achieving 97.19% accuracy and a 97.16% F1-Score, which were superior results to those obtained by the SVM and KNN algorithms. The learning curves indicated a high discriminative power and good model generalization, showing only slight overfitting. The study faced limitations, mainly the scarcity of literature on the Alite phase and a limited set of images for training. The research contributes to the advancement of automated morphological analysis. Future investigations should focus on expanding the database, exploring deep learning architectures, and incorporating new attributes to enhance the robustness of the predictive models. |
| URI: | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/82734 |
| Access Rights: | Acesso Aberto |
| Appears in Collections: | ENGENHARIA DE SOFTWARE - RUSSAS - Monografias |
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