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O Repositório Institucional da Universidade Federal Rural da Amazônia (RIUFRA) é um dispositivo de armazenamento e disseminação das obras intelectuais da UFRA, produzidas no âmbito das atividades de pesquisa, ensino e extensão da instituição. É composto de documentos em formato digital, provenientes das atividades desenvolvidas pelo corpo docente, discente e técnico-administrativo da UFRA e por obras elaboradas a partir de convênio ou colaboração entre a instituição e outros órgãos publicados em autoria e/ou coautoria.


  1. Repositório Institucional da Universidade Federal Rural da Amazônia - RIUFRA
  2. BDTD
  3. PPGIZT - (antigo PPGPAA Parauapebas)
  4. Dissertações - Zootecnia nos Trópicos - Parauapebas (antigo PPGPAA/Parauapebas)
Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufra.edu.br/jspui/handle/riufra/2733
Title: Redes neurais convolucionais aplicadas a imagens de ultrassonografia de ovário para identificar a gestação em vacas nelore.
Advisor: RODRIGUES, João Paulo Pacheco
Authors: ANDRADE, André Cascalho
Keywords: Reprodução bovina
Rede neural
Corpo lúteo
Vaca nelore - Gestação
Ultrassonografia de ovário
Bovine reproduction
Computer vision
Corpus luteum
Deep Learning
Ovarian ultrasonography
Issue Date: 2025-08-13
Publisher: UFRA - Campus Parauapebas
Citation: ANDRADE, André Cascalho. Redes neurais convolucionais aplicadas a imagens de ultrassonografia de ovário para identificar a gestação em vacas nelore. Orientador: Dr. João Paulo Pacheco Rodrigues. 2021. 43 f. Dissertação (Mestrado em Saúde e Produção Animal na Amazônia) - Universidade Federal Rural da Amazônia, Belém, 2021. Disponível em: https://repositorio.ufra.edu.br/jspui/handle/riufra/2733. Acesso em: .
Resumo: A análise visual das estruturas ovarianas por ultrassom em vacas é uma relevante ferramenta de suporte para melhorar o desempenho reprodutivo em rebanhos. No entanto, pela análise visual humana a subjetividade é um fator limitante e as tecnologias de visão computacional são uma boa maneira de superá-la. Objetivamos avaliar o uso de redes neurais convolucionais (RNCs) para identificar a gestação em vacas por meio de imagens de ultrassom ovariano obtidas 30 dias após a inseminação artificial. Foi utilizado um conjunto de dados com 510 imagens individuais de ovários funcionais de 238 vacas Nelore gestantes e 272 não gestantes. Todas as imagens foram coletadas em uma mesma fazenda comercial. Para avaliar a dependência do desempenho das RNCs na qualidade da imagem, as imagens foram classificadas por dois veterinários, independentes, com experiência significativa em avaliação de ultrassom como: boas, regulares e ruins para a identificação visual de estruturas ovarianas. Cinco arquiteturas de RNCs foram avaliadas: ResNet50, ResNeXt50, InceptionResNetV2, DenseNet-121 e SimpleCNN. Todas as RNCs foram avaliadas usando o conjunto de dados completo (ALL; n = 510) e um subconjunto de imagens boas e regulares (GR; n = 462). Para cada combinação de arquitetura e conjunto de dados, dez avaliações foram realizadas. Em cada rodada de análise, os conjuntos de dados foram divididos aleatoriamente em 70% para treinamento e 30% para teste de acordo com o método de holdout. Foi utilizado um método baseado em regularização por dropout, data augmentation e uma taxa de aprendizagem dinâmica durante a fase de treinamento. O desempenho do modelo foi avaliado pela acurácia, precisão, sensibilidade e especificidade, que variou de 0.648 a 0.788, 0.344 a 0.800, 0.283 a 0.754 e 0.112 a 0.822, respectivamente. Os modelos ResNet50, DenseNet-121 e SimpleCNN tiveram melhor desempenho ao usar o conjunto de dados GR. A arquitetura DenseNet121 obteve melhor desempenho com base na acurácia, sensibilidade, especificidade e com menor variação entre os conjuntos de dados. A InceptionResNetV2 possui arquitetura mais precisa usando ALL, porém com desempenho inferior para subconjunto GR. Concluímos que as RNCs são capazes de identificar a presença de gestação de vacas a partir de imagens ovarianas coletadas 30 dias após a inseminação artificial. O efeito da qualidade da imagem no desempenho depende da arquitetura da RNCs.
Abstract: Visual analysis of ovarian structures by ultrasound in cows are a relevant support tool for improving reproductive performance in livestock. However, by human visual analysis the subjectiveness is a limiting factor and computer vision technologies are a good way to overcome it. We aimed to evaluate the use of convolutional neural networks (CNNs) for identifying pregnancy in cows using ovarian ultrasound images obtained at 30 days after artificial insemination. A dataset with 510 images from individual functional ovaries of 238 pregnant and 272 non-pregnant Nellore cows was used. All images were collected in a same commercial farm. To evaluate dependency of CNNs performance on image quality, the images were classified by two independent veterinarians with significant experience in ultrasound evaluation as: good, regular, and bad for visual identification of ovarian structures. Five CNNs architectures were evaluated: ResNet50, ResNeXt50, InceptionResNetV2, DenseNet-121 and SimpleCNN. All CNNs were evaluated both using the complete dataset (ALL; n=510) and a subset of good and regular images (GR; n=462). For each architecture and dataset combination, ten evaluations were performed. In each run, the data sets were randomly divided into 70% for training and 30% for testing according to holdout method. A regularization-based method via dropout, data augmentation and a dynamic learning rate during the training phase was used. The model’s performance was evaluated by accuracy, precision, sensitivity, and specificity, which ranged from 0.648 to 0.788, 0.344 to 0.800, 0.283 to 0.754, and 0.112 to 0.822, respectively. The models ResNet50, DenseNet-121 e SimpleCNN performed better when using the GR dataset. The DenseNet121 architecture performed better based on accuracy, sensitivity, specificity and with lower variation among datasets. The InceptionResNetV2 the more precise architecture using ALL, however with lower performance for GR dataset. We concluded that CNNs are capable to identify cow’s pregnancy status in ovarian images collected at 30 days after artificial insemination. The effect of image quality on performance is dependent on CNNs architecture.
URI: https://repositorio.ufra.edu.br/jspui/handle/riufra/2733
Appears in Collections:Dissertações - Zootecnia nos Trópicos - Parauapebas (antigo PPGPAA/Parauapebas)

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