Avaliação experimental da compressão de vídeos de estruturas civis utilizando técnicas de análise modal

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dc.contributor.advisor-co1SILVA, Moisés Felipe Mello da
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8154941342611201pt_BR
dc.contributor.advisor-co1ORCIDhttps://orcid.org/0000-0001-7897-3978pt_BR
dc.contributor.advisor1SANTOS FILHO, Reginaldo Cordeiro dos
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9157422386900321pt_BR
dc.contributor.advisor1ORCIDhttps://orcid.org/0000-0002-0456-8547pt_BR
dc.creatorSILVA, Iury Glabson Oliveira
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/0665016365308836pt_BR
dc.date.accessioned2025-03-10T16:38:49Z
dc.date.available2025-03-10T16:38:49Z
dc.date.issued2022-12-15
dc.description.abstractIn the area of structural health monitoring, modal analysis is used to verify the physical condition of structures, by extracting relevant features to damage identification. To achive this, modal properties (natural frequencies, vibration modes, damping ratios) are generally utilized, because changes in the structures physical characteristics can be seen in it’s modal properties. Furthermore, these properties also represent the brute data, wich can be videos, sensor measurements, and others, in a reduced form. In this work, we explore the potential of modal properties, extracted during modal analysis, as compressed versions of the original measurements, specifically in videos with vibrating structures. To achive this, a framework that extract modal properties from videos with vibrating structures by applying dimension reduction and feature extraction techniques, like principal component analysis and blind source separation, is implemented and adapted to export the result of its procedures (modal coordinates, static background and complex vibration modes). Furthermore, some of the most used codecs in the literature, H.264/AVC, H.265/HEVC, VP9 and AV1, were selected and implemented in a pipeline to gather data that could be compared with those collected from the developed framework. With that in mind, some video quality metrics, like PSNR, MS-SSIM and VMAF, were selected, those being essential to collect the data that will be analyzed. After implementing those codecs, metrics and the modal analysis framework, a comparative analysis is executed to achive this paper principal objective. The collected data shows that, in fact, modal analysis do have the potential to compress video measurements. The results describe that, for the same compression rate (all implementations where analysed in the same compression rate), the quality of videos compressed using the framework are equivalent to those compressed with the selected codecs of the literature in metrics that uses the Human Vision System (HVS) as a decisive factor in the video quality perception, as MS-SSIM and VMAF. And for those same metrics, the results of the framework were consistently better than those of the codec H.254/AVC.pt_BR
dc.description.resumoNa área de monitoramento da saúde de estruturas, a análise modal é muito utilizada para verificar a condição física das estruturas, a partir da extração de características relevantes para identificação de dano. Para isso, geralmente as propriedades modais (frequências naturais, modos de vibração e amortecimentos modais) são utilizadas, pois as mudanças nas características físicas da estrutura também podem ser vistas nas propriedades modais. Além disso, essas propriedades também representam os dados brutos analisados de forma reduzida, que podem ser vídeos, medições de sensores, entre outros. Neste trabalho, busca-se evidenciar o potencial das propriedades modais, extraídas durante o processo de análise modal, como versões comprimidas do conjunto de medições original, especificamente em medições de vídeos com estruturas sob vibração. Para isso, um framework que realiza a extração das propriedades modais em vídeos de estruturas sob efeitos operacionais, utilizando técnicas para redução de dimensionalidade e extração de características, como a análise de componentes principais e separação cega de fontes, é implementado e adaptado para exportar as saídas resultantes dos seus procedimentos, como coordenadas modais, plano de fundo estático e modos de vibração. Além disso, alguns dos codecs mais utilizados na literatura, como o AVC/H.264, H.265/HEVC, VP9 e AV1 foram selecionados e implementados em um pipeline para obter resultados que pudessem ser comparados com os do framework desenvolvido. Para isso, também foram escolhidas algumas métricas para medir a qualidade dos vídeos, como a PSNR, MS-SSIM e VMAF, sendo essas essenciais para conseguir os dados que serão analisados. Após realizar as implementações dos codecs, métricas e framework de análise modal, uma análise comparativa é executada para alcançar o objetivo principal deste estudo. Assim, os dados obtidos revelam que, de fato, há um potencial da análise modal para a compressão de medições de vídeo. Para uma alta taxa de compressão fixa (todas as implementações foram analisadas para uma mesma taxa de compressão), a qualidade dos vídeos comprimidos pelo framework e pelos diversos codecs selecionados da literatura são equivalentes em métricas que levam em consideração o sistema de visão humano como um fator decisivo na percepção da qualidade em vídeos, como o MS-SSIM e o VMAF. Além disso, ainda em relação a essas mesmas métricas, os resultados provenientes do framework foram consistentemente melhores que os do codec H.264/AVC.pt_BR
dc.identifier.citationSILVA, Iury Glabson Oliveira. Avaliação experimental da compressão de vídeos de estruturas civis utilizando técnicas de análise modal. Orientador: Reginaldo Cordeiro dos Santos Filho. 2022. 48 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Ciência da Computação) – Faculdade de Computação, Instituto de Ciências Exatas e Naturais, Universidade Federal do Pará, Belém, 2022. Disponível em:. Acesso em:.pt_BR
dc.identifier.urihttps://bdm.ufpa.br/jspui/handle/prefix/7808
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.source1 CD-ROMpt_BR
dc.subjectAnálise modalpt_BR
dc.subjectCompressão de vídeospt_BR
dc.subjectStructural health monitoringpt_BR
dc.subjectExtração de característicaspt_BR
dc.subjectModal analysispt_BR
dc.subjectVideo compressionpt_BR
dc.subjectStructural health monitoringpt_BR
dc.subjectFeature extractionpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAOpt_BR
dc.titleAvaliação experimental da compressão de vídeos de estruturas civis utilizando técnicas de análise modalpt_BR
dc.typeTrabalho de Curso - Graduação - Monografiapt_BR

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