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Tipo do documento: Dissertação
Título: Detecção de fissuras em micro tomografia de concreto reforçado por fibras utilizando redes neurais profundas
Título(s) alternativo(s): Detection of cracks in fiber-reinforced concrete micro-computed tomography using deep neural networks
Autor: SOUZA, João Pedro Gomes de 
Primeiro orientador: SILVA, Aristófanes Corrêa
Primeiro coorientador: CUNHA, António Manuel Trigueiros
Primeiro membro da banca: SILVA, Aristófanes Corrêa
Segundo membro da banca: CUNHA, António Manuel Trigueiros
Terceiro membro da banca: PAIVA, Anselmo Cardoso de
Quarto membro da banca: CONCI, Aura
Resumo: O concreto reforçado por fibras é um material crucial para construção civil e monitorar sua condição é uma tarefa importante para sua preservação e prevenção de acidentes e perdas financeiras. Dentre os vários métodos não destrutivos de monitoramento da condição do concreto, destaca-se a análise por imagens de Microtomografia Computadorizada (Micro-CT), por se tratar de um método barato e livre de ruídos e de interferências externas. Contudo, a identificação manual de fissuras em imagens de Micro-CT é subjetiva e requer um esforço humano significante. Algoritmos de aprendizado profundo vem sendo utilizados constantemente para a detecção automática de fissuras em concreto, porém apenas em regiões superficiais. Detectar fissuras em toda a estrutura do concreto reforçado por fibras, incluindo a parte interna, como em volumes de Micro-CT de alta resolução, permanece um desafio. Este estudo, portanto, propõe um método automático para detecção de fissuras especificamente para imagens de Micro-CT de concreto reforçado por fibra, integrando técnica de pré-processamento utilizando super-resolução, Detection Transformers (DETR) e pós-processamento baseadas em comitê para aprimorar a precisão e confiabilidade das detecções de fissuras. O modelo foi treinado e validado usando uma base de dados criada e publicada a partir de imagens Micro-CT de experimentos de tração fibra/matriz denominada FIRECON Dataset, composta de 4,064 imagens anotadas por especialistas. alcançando métricas de 86,098% de Interseção sobre União(IoU), 89,37% de Precisão, 83,26% de Recall, 84,99% de F1-Score e 44,69% de Precisão Média (AP). Este método portanto reduz significativamente o tempo de análise, esforço humano e melhora a consistência dos resultados em comparação com uma inspeção visual. O método proposto mostra o potencial do aprendizado profundo no auxílio do monitoramento da condição e compreensão dos mecanismos de fissuração do concreto reforçado por fibras e oferece uma ferramenta valiosa para o desenvolvimento de materiais de engenharia duráveis e de alto desempenho.
Abstract: Fiber-reinforced concrete is a crucial material for civil construction, and monitoring its healh is an important task for preserving structures and preventing accidents and financial losses. Among the various non-destructive concrete health monitoring methods, Computed Microtomography (Micro-CT) image analysis stands out as an inexpensive method free from noise and external interference. However, manual inspection of cracks in Micro-CT images is subjective and requires significant human effort. Deep learning algorithms have been used extensively for concrete cracks automatic detection, but only in surface regions. Detecting cracks all fiber-reinforced concrete structure, including inside in high-resolution Micro-CT volumes, remains a challenge. Therefore, this work proposes a framework for automatic crack detection explicitly for fiber-reinforced concrete Micro-CT images, combining super-resolution-based preprocessing, Detection Transformers (DETR), and committee-based post-processing to improve crack detection reliability and reduce false positives. The model was trained on a new publicly available dataset, the FIRECON dataset, which consists of 4,064 images annotated by an expert, achieving metrics of 86.098% Intersection over Union (IoU), 89.37% Precision, 83.26% Recall, 84.99% F1-Score, and 44.69% Average Precision (AP). This framework, therefore, significantly reduces analysis, human effort, and improves consistency compared to manual methods used in previous studies. The results demonstrate the potential of deep learning to aid image analysis in concrete health assessments, understanding of the cracking mechanisms of fiber-reinforced concrete, and provides a valuable tool for the development of durable, high-performance engineering materials.
Palavras-chave: concreto,
fissuras,
Micro-CT,
aprendizado profundo.
concrete,
cracks,
microCT,
deep learning.
Área(s) do CNPq: Engenharia Civil
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Maranhão
Sigla da instituição: UFMA
Departamento: DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA/CCET
Programa: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO/CCET
Citação: SOUZA, João Pedro Gomes de. Detecção de fissuras em micro tomografia de concreto reforçado por fibras utilizando redes neurais profundas. 2025. 57 f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação/CCET) - Universidade Federal do Maranhão, São Luís, 2025.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Identificador do documento: FAPEMA
URI: https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/6516
Data de defesa: 22-Set-2025
Aparece nas coleções:DISSERTAÇÃO DE MESTRADO - PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO

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