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Tipo do documento: Tese
Título: Sistema automático de classificação de imagens térmicas para detecção de mastite subclínica bovina
Autor: SILVA, Rodes Angelo Batista da 
Primeiro orientador: PANDORFI, Héliton
Primeiro coorientador: VIGODERIS, Ricardo Brauer
Primeiro membro da banca: BARBOSA FILHO, José Antônio Delfino
Segundo membro da banca: LIMA, João Paulo Silva do Monte
Terceiro membro da banca: CORDEIRO, Filipe Rolim
Quarto membro da banca: ALMEIDA, Gledson Luiz Pontes de
Resumo: O Brasil ocupa posição de destaque no setor produtivo leiteiro mundial. No entanto, este setor enfrenta um entrave bastante conhecido pelos produtores, a mastite bovina. Ela provoca muitas perdas produtivas, sendo necessário o desenvolvimento de ferramentas que possibilitem a sua detecção precoce, diminuindo o tempo, custo e subjetividade associados à determinação do diagnóstico de mastite subclínica. Neste sentido, objetivou-se com esta pesquisa desenvolver metodologia computacional capaz de receber imagens térmicas digitais, que permita sua segmentação e classificação automática, auxiliando no diagnóstico de mastite bovina. O levantamento de dados foi realizado em três unidades de produção de leite, localizadas no município de Capoeiras e Pesqueira, na Mesorregião Agreste, Microrregião do Vale do Ipojuca, estado de Pernambuco e no município de Russas, Ceará. Para desenvolvimento da metodologia automática de segmentação foram utilizadas imagens de 24 animais, em condições clínicas distintas (saudáveis, com mastite clínica e subclínica) determinadas conforme os critérios de seleção. As imagens térmicas do úbere dos animais foram obtidas por câmera termográfica por infravermelho, FLIR i60, obedecendo aos enquadramentos anterolateral esquerdo, anterolateral direito, posterior e inferior, quatro imagens por animal. Para o desenvolvimento das metodologias utilizando transferência de aprendizagem sequencial foram utilizadas 600 imagens do banco MammoTherm (câncer de mama humana) e 165 imagens de 360 x 360 pixels, referente ao banco de dados de 55 bovinos, classificados em grupos distintos "Saudável" e "Mastite Subclínica". A segmentação automática indicou representatividade da área segmentada de 19, 15, 37 e 36% do total de pixels para animais saudáveis [32,9 – 33,86 oC] ± 0,99. Para o quadro de mastite subclínica, a representação percentual variou de 21,84 a 69,5% do total de pixels [34,45 – 34,98 oC] ± 0,87. A representação dos animais com mastite clínica variou de 78,5 a 85,85% [35,34 – 35,75 oC] ± 0,67. O algoritmo para segmentação automática permitiu diferenciar as imagens dos animais saudáveis, com mastite subclínica e clínica. O modelo preditivo STL_bayesian_CBAM-ResNet50 foi o que alcançou melhor desempenho (97,28%) comparativamente aos demais modelos, 92,1% (STL_bayesian-ResNet50) e 88,03% (STL_ResNet50) respectivamente. A metodologia computacional aplicada ao estudo, a partir de imagens térmicas do úbere de vacas leiteiras, contribuiu significativamente para a detecção automática de animais saudáveis e animais com mastite subclínica.
Abstract: Brazil occupies a prominent position in the world dairy production sector. However, this sector faces an obstacle well known by producers, the bovine mastitis. It causes many production losses, and it is necessary to develop tools that enable its early detection, reducing the time, cost and subjectivity associated with the determination of the diagnosis of subclinical mastitis. Thus, the objective of this study was to develop a computational methodology capable of receiving digital thermal images, which allows segmentation and automatic classification, helping to diagnose bovine mastitis. The data survey was carried out in three milk production units, located in the municipalities of Capoeiras and Pesqueira, in the Mesoregion Agreste, Microregion of Ipojuca Valley, State of Pernambuco and in the Municipality of Russas, Ceará. To develop the automatic segmentation methodology, images from 24 animals were used, in different clinical conditions (healthy, with clinical and subclinical mastitis) determined according to the selection criteria. The thermal images of the udder of the animals were obtained by infrared thermographic camera, FLIR i60, obeying the left anterolateral, right anterolateral, posterior and inferior frames, four images per animal. For the development of the methodologies using sequential transfer learning, 600 images from the MammoTherm (human breast cancer) bank and 165 images of 360 x 360 pixels, referring to the database of 55 cattle, classified into distinct groups "Healthy" and "Subclinical Mastitis", were used. The automatic segmentation indicated representativeness of the segmented area of 19, 15, 37 and 36% of the total pixels for healthy animals [32.9 - 33.86 °C] ± 0.99. For the subclinical mastitis picture, the percentage representation ranged from 21.84 to 69.5% of total pixels [34.45 - 34.98 °C] ± 0.87. The representation of animals with clinical mastitis ranged from 78.5 to 85.85% [35.34 - 35.75 °C] ± 0.67. The algorithm for automatic segmentation allowed differentiating the images of healthy animals, with subclinical and clinical mastitis. The predictive model STL_bayesian_CBAM-ResNet50 achieved the best performance (97.28%) compared to the other models, 92.1% (STL_bayesian-ResNet50) and 88.03% (STL_ResNet50), respectively. The computational methodology applied to the study, from thermal images of the udder of dairy cows, contributed significantly to the automatic detection of healthy animals and animals with subclinical mastitis.
Palavras-chave: Mastite bovina
Diagnóstico por imagem
Termografia
Área(s) do CNPq: CIENCIAS AGRARIAS::ENGENHARIA AGRICOLA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal Rural de Pernambuco
Sigla da instituição: UFRPE
Departamento: Departamento de Engenharia Agrícola
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola
Citação: SILVA, Rodes Angelo Batista da. Sistema automático de classificação de imagens térmicas para detecção de mastite subclínica bovina. 2023. 135 f. Tese (Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola) - Universidade Federal Rural de Pernambuco, Recife.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.tede2.ufrpe.br:8080/tede2/handle/tede2/9113
Data de defesa: 24-Fev-2023
Aparece nas coleções:Doutorado em Engenharia Agrícola

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