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Tipo: TCC
Título: Aplicação de deep learning para segmentação e detecção de detritos em nuvens de pontos
Autor(es): Martins, Carlos Matheus Rodrigues
Orientador: Paz, Rosineide Fernando da
Palavras-chave em português: Nuvens de pontos;Detecção de fissuras;Aprendizado de máquina;LIDAR;Detecção de anomalias;Estudo comparativo
Palavras-chave em inglês: Point clouds;Crack detection;Machine learning;LIDAR;Anomaly detection;Comparative study
Data do documento: 2026
Resumo: A detecção automática de fissuras em nuvens de pontos Light Detection and Ranging / Detecção e Medição por Luz (LiDAR) de estruturas de concreto enfrenta um desafio prático crítico: a escassez de dados rotulados, pois anotar manualmente cada ponto como fissura ou superfície normal é inviável em larga escala. Este trabalho propõe e avalia oito métodos de aprendizado de máquina para esse problema, cobrindo o espectro completo de supervisão supervisionado, semi-supervisionado e não supervisionado, todos treinados em modo global e avaliados sob o protocolo Leave-One-Cloud-Out (LOCO) em um dataset de 64 nuvens de pontos da Igreja Nossa Senhora do Rosário (Aracati-CE), digitalizadas com o escâner Leica BLK 360. Os resultados demonstram que o treinamento global, modalidade em que os dados de todas as nuvens de treino são concatenados em um único conjunto, é o fator mais determinante para a detecção eficaz, superando diferenças de complexidade arquitetural. O GMMScalar, um perceptron multicamadas treinado nas 18 features escalares e geométricas, obteve o melhor AUROC médio (0,976±0,023), superando o PTv3-Binary (0,966) e o ScalarGAT (0,929). A migração do treinamento por nuvem para o modo global elevou o AUROC dos métodos GMM em até 36 pontos percentuais. A análise diagnóstica identificou dois regimes de discriminabilidade no scalar field, nuvens com separação clara (gap) e nuvens com sobreposição (overlap), que explicam a variabilidade dos resultados e quantificam o custo da ausência de supervisão (ΔAUROC = 0,35).
Abstract: The automatic detection of cracks in LiDAR point clouds of concrete structures faces a critical practical challenge: the scarcity of labeled data, since manually annotating each point as crack or normal surface is infeasible at scale. This work proposes and evaluates eight machine learning methods for this problem, covering the full supervision spectrum supervised, semi-supervised, and unsupervised, all trained in global mode and evaluated under the Leave-One-Cloud-Out (LOCO) protocol on a dataset of 64 point clouds from the Igreja Nossa Senhora do Rosário (Aracati, Brazil), acquired with the Leica BLK 360 scanner. The results demonstrate that global training, in which data from all training clouds are concatenated into a single set, is the most determining factor for effective detection, outweighing differences in architectural complexity. The GMMScalar, a multilayer perceptron trained on 18-dimensional scalar and geometric features, achieved the best mean AUROC (0.976±0.023), surpassing PTv3-Binary (0.966) and ScalarGAT (0.929). Migrating from per-cloud to global training improved the AUROC of the GMM methods by up to 36 percentage points. Diagnostic analysis identified two discriminability regimes in the scalar field, clouds with clear separation (gap) and clouds with overlap (overlap), which explain the variability of the results and quantify the cost of absent supervision (ΔAUROC = 0.35).
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/87225
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
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