Análise de técnicas de data augmentation para aperfeiçoamento da detecção de sistemas de guarda-corpo e rodapés em canteiros de obras com inteligência artificial
DOI:
https://doi.org/10.46421/sibragec.v13i00.2585Keywords:
Visão computacional, Aprendizado profundo, Aprendizado de máquina, drone, Construção 4.0Abstract
Apesar do avanço do uso de técnicas de aprendizado profundo (AP) (área da inteligência artificial) para inspeções de segurança em canteiro de obras, o desenvolvimento dessas tecnologias é muitas vezes limitado pela pequena quantidade disponível de imagens para treinamento dos algoritmos. A partir disso, tem-se observado o uso de técnicas de data augmentation (DA) que visam criar dados artificiais para treinamento, a partir dos dados de treinamento existentes. Nesse sentido, esse trabalho tem como objetivo avaliar o desempenho de algoritmo de AP na detecção de sistemas de guarda-corpo e rodapés (GcR) com uso de bancos de imagens de treinamento originais e artificiais (criadas a partir de diferentes técnicas de DA). As etapas da pesquisa envolveram coleta de imagens com uso de aeronaves remotamente pilotadas (RPA) em dois canteiros de obras, estruturação de banco de imagens originais e artificiais geradas por transformações geométricas do tipo zoom, rotação e cisalhamento, criação de quatro modelos no Custom Vision®, treinamento, teste e análise dos resultados dos modelos. O desempenho do algoritmo treinado com imagens artificiais foi superior àquele treinado com imagens originais, indicando que as imagens geradas por DA contribuíram substancialmente para o aperfeiçoamento do desempenho do sistema de detecção de GcR.
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References
AKINOSHO, T. D.; OYEDELE, L. O.; BILAL, M.; AJAYI, A. O.; DELGADO, M. D.; AKINADE, O. O.; AHMED, A. A. Deep learning in the construction industry: A review of present status and future innovations. Journal of Building Engineering, vol. 32, 1 nov. 2020. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2020.101827.
BARUFFI, D.; COSTELLA, M. F.; PRAVIA, Z. M. C. Experimental Analysis of Guardrail Structures for Occupational Safety in Construction. The Open Construction and Building Technology Journal, vol. 15, no 1, p. 141–151, 25 nov. 2021. https://doi.org/10.2174/1874836802115010141.
BORGES, C. M.; PEINADO, H.S. Equipamentos de Proteção Coletiva: especificações técnicas e diretrizes de projeto. In: Peinado,H.S. (Ed.), Segurança e Saúde do Trabalho na Indústria da Construção Civil. São Carlos: Ed. Scienza, 2019.
BROWNLEE, J. Deep Learning for Computer Vision: Image Classification, Object Detection and Face Recognition in Python. Machine Learning Mastery, 2019.
BRASIL. Ministério do Trabalho. NR-18 – Segurança e saúde no trabalho na indústria da construção. Brasília: MTb, 2020.
BRASIL. Ministério do Trabalho. NR-35 – Trabalho em altura. Brasília: MTb, 2022.
CHOLLET, F.; ALLAIRE, J.J. Deep Learning with R. Shelter Island: Manning, 2018.
COSTA, D.B.; GHEISARI, M.; ALARCÓN, L.F. UAS applications to support Lean Construction implementarion. In: GONZÁLEZ, V. A.; HAMZEH, F.; ALARCÓN, L.F. (Eds.) Lean Construction 4.0: Driving a Digital Revolution of Production Management in the AEC Industry. New York: Routledge, 2023. https://doi.org/10.1201/9781003150930
FANG, W.; LOVE, P. E.D.; LUO, H.; DING, L. Computer vision for behaviour-based safety in construction: A review and future directions. Advanced Engineering Informatics, vol. 43, 1 jan. 2020. https://doi.org/10.1016/j.aei.2019.100980.
KOLAR, Z.; CHEN, H.; LUO, X. Transfer learning and deep convolutional neural networks for safety guardrail detection in 2D images. Automation in Construction, vol. 89, p. 58–70, 1 maio 2018. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2018.01.003.
NADHIM, E. A.; HON, C.; XIA, B.; STEWART, I.; FANG, D. Falls from height in the construction industry: A critical review of the scientific literature. International Journal of Environmental Research and Public Health, vol. 13, no 7, 1 jul. 2016. https://doi.org/10.3390/ijerph13070638.
OTTONI, A. L. C.; NOVO, M. S.; COSTA, D. B. Deep Learning for Vision Systems in Construction 4.0: A Systematic Review. Signal, image and video processing, 2022.
OTTONI, A. L. C.; AMORIM, R.M.; NOVO, M. S.; COSTA, D. B. Tuning of data augmentation hyperparameters in deep learning to building construction image classification with small datasets. International Journal of Machine Learning and Cybernetics, v. 14, n. 1, p. 171–186, 1 jan. 2023.
PEINADO, H.S. Segurança e Saúde do Trabalho na Indústria da Construção Civil. In: Peinado,H.S. (Ed.), Segurança e Saúde do Trabalho na Indústria da Construção Civil. São Carlos: Ed. Scienza, 2019.
PEINADO, H.S.; MELO, R.R.S.; SANTOS, M.C.F; COSTA, D.B. Potential application of Deep Learning and UAS for guardrail safety inspections. Annual Conference of the International Group for Lean Construction, 31., 2023, Lille. Anais […] IGLC, 2023.
PEJČINOVIĆ, M. A Review of Custom Vision Service for Facilitating an Image Classification. In: Central European Conference on Information and Intelligent Systems, 30, 2019. Anais [...], 2019.
PHAM, H.T.T.L.; RAFIEIZONOOZ, M.; HAN, S.; LEE, D. E. Current status and future directions of deep learning applications for safety management in construction. Sustainability (Switzerland), vol. 13, no 24, 1 dez. 2021. https://doi.org/10.3390/su132413579.
SHORTEN, C.; KHOSHGOFTAAR, T. M. A survey on Image Data Augmentation for Deep Learning. Journal of Big Data, vol. 6, no 1, 1 dez. 2019. https://doi.org/10.1186/s40537-019-0197-0.
STAFFA, L.; NOGUEIRA, J.; LIMA, M.; OTTONI, A.; COSTA, D. B.; NOVO, M. Data augmentation approach in detecting roof pathologies with UASs images. In: IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1101, 2022 Anais […] Institute of Physics, 2022. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1101/9/092002.
ZERMANE, A.; MOHD TOHIR, M. Z.; ZERMANE, H.; BAHARUDIN, M. R.; MOHAMED YUSOFF, H. Predicting fatal fall from heights accidents using random forest classification machine learning model. Safety Science, vol. 159, 1 mar. 2023. https://doi.org/10.1016/j.ssci.2022.106023.
ZLATAR, T.; LAGO, E. M. G.; SOARES, W. A.; BAPTISTA, J. S.; BARKOKÉBAS JUNIOR, B. Falls from height: Analysis of 114 cases. Production, vol. 29, 2019. https://doi.org/10.1590/0103-6513.20180091.
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