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Tipo: Dissertação
Título: Aprendizado ativo profundo para classificação de fácies sísmicas
Título(s) alternativo(s): Deep active learning for seismic facies classification
Autor(es): Costa, Nayguel de Castro
Primeiro Orientador: Rodrigues, Paulo Jorge Canas
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Oliveira, Luciano Rebouças de
metadata.dc.contributor.referee1: Rodrigues, Paulo Jorge Canas
metadata.dc.contributor.referee2: Cerqueira, Alexsandro Guerra
metadata.dc.contributor.referee3: Teodoro, George Luiz Medeiros
Resumo: A interpretação de fácies sísmicas é um aspecto crítico da exploração de petróleo e gás. Porém, à medida que o volume e resolução dos dados sísmicos aumenta, não se torna prático para os intérpretes humanos analisar minuciosamente cada parte dos dados. Para mitigar esse problema, métodos de interpretação baseados em aprendizado profundo têm ganhado atenção recentemente. No entanto, adquirir um conjunto de dados de treinamento suficientemente grande e anotado, dentro dos cronogramas de projeto, continua sendo um desafio. Para superar esse obstáculo, métodos de aprendizado ativo foram propostos. Esses métodos reduzem a quantidade de anotação nos dados de treinamento ao criar um conjunto de treinamento rotulado otimizado a partir de dados não rotulados. Neste estudo, uma rede neural profunda do tipo encoder-decoder foi desenvolvida para executar a tarefa de classificação de fácies sísmicas. Em seguida, foi aplicado um protocolo de aprendizado ativo com três diferentes estratégias de amostragem. A pesquisa foi feita utilizando o conjunto de dados público Parihaka. Adicionalmente, é introduzida uma estratégia inovadora para avaliar o intervalo de confiança nas curvas de aprendizado ativo, utilizando bootstrap. Os resultados mostraram que métricas comparáveis às do modelo de referência foram alcançadas usando menos da metade do conjunto de dados de treinamento rotulado, mesmo empregando métodos simples, como a amostragem aleatória. A amostragem por incerteza mostrou-se a mais eficaz dentre as estratégias de amostragem estudadas, apresentando potencial para não apenas priorizar as imagens mais informativas, mas também identificar imagens não informativas. Esses resultados promissores sugerem que a incorporação de técnicas de aprendizado ativo pode melhorar a praticidade e eficiência da interpretação sísmica baseada em aprendizado profundo, reduzindo a dependência de grandes conjuntos de dados de treinamento anotados.
Abstract: Seismic facies interpretation is a critical aspect of oil and gas exploration, yet it is not practical for human interpreters to analyze every part of the data thoroughly as the volume and resolution of seismic data increases. To address this issue, deep learning-based interpretation methods have gained attention. However, acquiring a sufficiently large and accurately labeled training dataset within project timelines remains a challenge. Active learning methods have been proposed to overcome this obstacle. They reduce the number of required training labels by creating an optimized labeled training set from unlabeled data. In this study, we developed an end-to-end encoding-decoding deep neural network for seismic facies classification and applied an active learning workflow with three distinct query strategies. The research was made using the Parihaka public dataset. Additionally, we introduced a unique bootstrap-based strategy to assess the confidence interval for the active learning curves. Our results showed that comparable outcomes to the baseline model could be achieved using less than half of the labeled training dataset, even when employing rudimentary methods, such as random sampling. Notably, the uncertainty sampling proved to be the most effective among the query strategies studied, as it has the potential to not only prioritize the most informative images but also identify uninformative ones. These promising findings suggest that the incorporation of active learning techniques can enhance the practicality and efficiency of deep learning-based seismic interpretation by reducing the reliance on large, labeled training datasets.
Palavras-chave: Aprendizado Profundo
Aprendizado Ativo
Interpretação Sísmica
Segmentação de Imagens
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA
Idioma: por
País: Brasil
Editora / Evento / Instituição: Universidade Federal da Bahia
Sigla da Instituição: UFBA
metadata.dc.publisher.department: Instituto de Matemática
metadata.dc.publisher.program: Pós-Graduação em Matemática (PGMAT) 
Citação: COSTA, Nayguel de Castro. Aprendizado ativo profundo para classificação de fácies sísmicas. 2023. 91 f. Dissertação (Mestrado em Matemática) - Instituto de Matemática e Estatística - IME, Universidade Federal da Bahia, Salvador (Bahia), 2023.
Tipo de Acesso: Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/37353
Data do documento: 14-Jun-2023
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