شماره ركورد
33602
پديد آورنده
محسن نظري شكيب
عنوان
تشخيص لكه هاي نفتي در تصاوير ماهواره با استفاده از يادگيري ماشين
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي فناوري ماهواره
سال تحصيل
1400
تاريخ دفاع
1404/1/25
استاد راهنما
دكتر مهدي نصيري سروي
استاد مشاور
ندارم
دانشكده
فناوري هاي نوين
چكيده
نشت نفت در درياها و اقيانوسها يكي از بحرانهاي مهم زيستمحيطي محسوب ميشود كه شناسايي سريع آن براي جلوگيري از گسترش آلودگي و حفاظت از اكوسيستم دريايي اهميت ويژهاي دارد. در اين پژوهش، با هدف بهبود دقت و سرعت شناسايي لكههاي نفتي، از تصاوير ماهوارهاي راداري Sentinel-1 SAR و الگوريتمهاي يادگيري ماشين و يادگيري عميق استفاده شده است.ابتدا تصاوير دريافتي تحت پيشپردازش قرار گرفتند و ويژگيهاي مؤثر با استفاده از الگوريتم تحليل مؤلفههاي اصلي (PCA) استخراج گرديد. سپس مدلهاي مختلف شامل تركيب SVM + PCA، CNN، VGG16 و ResNet آموزش و ارزيابي وتست شدند. در اين پايان نامه از يك مجموعه داده شامل 1800 تصوير داراي برچسب (لكه نفتي و غيرنفتي) استفاده شده است.نتايج بهدستآمده نشان داد كه مدل CNN با دقت تست 92.9٪ و دقت اعتبارسنجي 93.4٪، بهترين عملكرد را در ميان تمامي مدلهاي بررسيشده داشت. اين مدل همچنين داراي پايينترين زيان در فاز آموزش (0.03) و مقدار مناسب در اعتبارسنجي (0.30)بود. مدل VGG16 با دقت تست 82.4٪ و زيان اعتبارسنجي0.42 در رتبه دوم قرار گرفت و نشان داد كه افزايش پيچيدگي مدل لزوماً به بهبود عملكرد منجر نميشود. مدل ResNet، با وجود ساختار پيشرفته، تنها دقت 66.3٪ را در تست كسب كرد و زيان آموزش آن (11.3) بسيار بالا بود كه حاكي از عدم تطابق مناسب بين ساختار شبكه و دادههاي پروژه است. همچنين مدل SVM همراه با PCA، بهعنوان الگوريتم كلاسيكتر، دقت پاييني معادل 64.7٪ در تست ارائه داد.در مجموع، نشان داد شد كه استفاده از الگوريتمهاي يادگيري عميق، بهويژه معماري ساده اما كارآمد CNN، ميتواند ابزاري مؤثر و عملي براي شناسايي لكههاي نفتي در تصاوير SAR باشد. دقت بالا، سرعت پردازش مناسب و سادگي پيادهسازي از مهمترين مزاياي اين مدل براي كاربردهاي محيطزيستي و سامانههاي پايش آلودگي دريايي در مقياس وسيع است
تاريخ ورود اطلاعات
1404/05/22
عنوان به انگليسي
Detection of oil spills in satellite images using machine learning
تاريخ بهره برداري
1/1/1900 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
محسن نظري شكيب
چكيده به لاتين
Oil spills in seas and oceans are considered one of the major environmental crises, and rapid identification of them is crucial for preventing the spread of pollution and protecting marine ecosystems. In this research, to improve the accuracy and speed of oil spill detection, Sentinel-1 SAR satellite images and machine learning and deep learning algorithms were utilized. Initially, the received images were pre-processed and effective features were extracted using the Principal Component Analysis (PCA) algorithm. Various models, including SVM + PCA combination, CNN, VGG16, and ResNet, were trained, evaluated, and tested. This thesis used a dataset comprising 1800 labeled images (oil spill and non-oil spill). The results showed that the CNN model had the best performance among all examined models, with a test accuracy of 92.9% and a validation accuracy of 93.4%. This model also had the lowest loss during training (0.03) and a suitable value in validation (0.30).The VGG16 model ranked second with a test accuracy of 82.4% and a validation loss of 0.42, indicating that increased model complexity does not necessarily lead to improved performance. The ResNet model, despite its advanced structure, only achieved a test accuracy of 66.3%, and its training loss (11.3) was very high, indicating a poor fit between the network structure and the projectʹs data. Additionally, the SVM model combined with PCA, as a more classical algorithm, yielded a low test accuracy of 64.7%. Overall, it was shown that the use of deep learning algorithms, especially the simple yet effective CNN architecture, can be an effective and practical tool for identifying oil slicks in SAR images. High accuracy, suitable processing speed, and simplicity of implementation are among the main advantages of this model for environmental applications and large-scale marine pollution monitoring systems.
كليدواژه هاي فارسي
تصاوير ماهواره اي SAR , يادگيري ماشين، , يادگيري عميق
كليدواژه هاي لاتين
Satellite images SAR , Machine learning, , Deep Learning
Author
Mohsen Nazari Shakib
SuperVisor
Dr. Nasiri