Um sistema automático de detecção de incêndios baseado em aprendizado profundo para dispositivos de baixo poder computacional

dc.creatorPedro Vinícius Almeida Borges de Venâncio
dc.date.accessioned2022-02-17T13:07:11Z
dc.date.accessioned2025-09-08T23:38:51Z
dc.date.available2022-02-17T13:07:11Z
dc.date.issued2021-07-30
dc.description.abstractLarge-scale fires have been frequently reported both in the national and the international press in recent years. The impacts resulting from such catastrophes comprise a series of irreversible consequences, such as biodiversity losses, greater emission of polluting gases into the atmosphere, deleterious effects on human health and destruction of rural properties and cultural heritage. From this perspective, it is essential to search for effective solutions for preventing and fighting fires. A potential solution to this dilemma is an autonomous computer vision system capable of quickly identifying fire outbreaks, enabling suppression to mitigate damages and, consequently, minimizing combat and restoration operating costs. The state of the art of these systems use convolutional neural networks to recognize the main visual indicators of wildfires: fire and smoke. However, deep learning algorithms such as these are computationally expensive, have thousands of parameters, consume a considerable amount of memory and require a large volume of labeled data for training. In this context, this work presents an automatic fire detection tool aimed at low end, mobile computing devices. The fire and smoke detection model is derived from the training of a convolutional neural network on a novel database, which comprises a variety of real fire events. Subsequently, less relevant convolutional filters in the model are identified and removed, in order to preserve the detection performance obtained in an optimized architecture. The experimental results show that it is possible to build a fire detector based on deep learning that is both robust and computationally efficient, in addition to instigating a large-scale environmental monitoring scenario with distributed local processing and low infrastructure cost.
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/39452
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/
dc.subjectEngenharia elétrica
dc.subjectAprendizado profundo
dc.subjectIncêndios
dc.subjectOtimização multiobjetivo
dc.subjectRedes neurais convolucionais
dc.subjectVisão por computador
dc.subject.otherAprendizado profundo
dc.subject.otherDetecção de incêndios em larga escala
dc.subject.otherOtimização multiobjetivo
dc.subject.otherRedes neurais convolucionais
dc.subject.otherVisão computacional
dc.titleUm sistema automático de detecção de incêndios baseado em aprendizado profundo para dispositivos de baixo poder computacional
dc.title.alternativeAn automatic fire detection system based on deep learning for low computing-power devices
dc.typeDissertação de mestrado
local.contributor.advisor-co1Adriano Chaves Lisboa
local.contributor.advisor1Adriano Vilela Barbosa
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9631335587847579
local.contributor.referee1Cristiano Leite de Castro
local.contributor.referee1Artur Jordão Lima Correia
local.contributor.referee1Hani Camille Yehia
local.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/2970145748697977
local.description.resumoIncêndios de grandes proporções vêm sendo frequentemente noticiados pelas imprensas nacional e internacional nos últimos anos. Os impactos decorrentes de tais catástrofes compreendem uma série de consequências irreversíveis, como perda da biodiversidade, maior emissão de gases poluentes na atmosfera, efeitos deletérios para a saúde humana e destruição de propriedades rurais e patrimônios culturais. Sob essa perspectiva, torna-se indispensável a busca por soluções eficazes de prevenção e combate a incêndios. Uma potencial solução para esse dilema seria um sistema autônomo baseado em visão computacional capaz de identificar focos de incêndio rapidamente, viabilizando a supressão para atenuação dos danos e, consequentemente, minimizando os custos operacionais de combate e restauração. O estado da arte destes sistemas utiliza redes neurais convolucionais para reconhecimento dos principais indicadores visuais de incêndio: fogo e fumaça. Entretanto, algoritmos de aprendizado profundo como esse são computacionalmente caros, apresentam milhares de parâmetros, consomem uma quantidade considerável de memória e ainda requerem um grande volume de dados rotulados para treinamento. Perante o exposto, neste trabalho é apresentada uma ferramenta de detecção automática de incêndios para dispositivos móveis e com processamento limitado. O modelo de detecção de fogo e fumaça é desenvolvido a partir do treinamento de uma rede neural convolucional em uma base de dados inédita, a qual compreende uma variedade de eventos reais de incêndio. Posteriormente, filtros convolucionais menos relevantes desse modelo são identificados e removidos, de modo a preservar o desempenho de detecção obtido em uma arquitetura otimizada. Os resultados experimentais mostram que é possível construir um detector de incêndios baseado em aprendizado profundo que seja não apenas robusto mas também computacionalmente eficiente, além de instigar um cenário de monitoramento ambiental em larga escala com processamento local distribuído e de baixo custo de infraestrutura.
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

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