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Título: Estimativa da cor verdadeira da água em soluções padrão Pt-Co por meio de redes neurais convolucionais
Título(s) alternativo(s): Estimation of true water color in Pt-Co standard solutions using convolutional neural networks
Autor(es): Cattete Filho, Carlos Denys
Orientador(es): Brusamarello, Claiton Zanini
Palavras-chave: Redes neurais (Computação)
Inteligência artificial
Controle de processo
Controle de qualidade da água
Neural networks (Computer science)
Artificial intelligence
Process control
Water quality management
Data do documento: 1-Jul-2026
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Francisco Beltrao
Citação: CATTETE FILHO, Carlos Denys. Estimativa da cor verdadeira da água em soluções padrão Pt-Co por meio de redes neurais convolucionais. 2026. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Química) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Francisco Beltrão, 2026.
Resumo: A cor verdadeira da água é um importante parâmetro para o monitoramento da qualidade hídrica e para o controle de processos industriais. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo desenvolver e avaliar uma metodologia baseada em Redes Neurais Convolucionais (RNCs) para a classificação da cor verdadeira da água a partir de imagens digitais, utilizando como referência a escala Platina-Cobalto (Pt-Co). Para isso, foram preparadas em laboratório soluções padrão entre 0 e 500 mg Pt-Co·L⁻¹ e construída uma câmara de aquisição de imagens com iluminação controlada. As imagens foram obtidas por meio de um smartphone e utilizadas para compor um banco de dados contendo 8.248 imagens distribuídas em 36 classes distintas de concentração. O modelo da rede neural foi desenvolvido em Python utilizando as bibliotecas TensorFlow e Keras, sendo avaliado por meio de um conjunto de teste independente, utilizando as métricas de acurácia, função de perda, matriz de confusão, F1-score, coeficiente Kappa de Cohen e erro absoluto médio (MAE). A rede neural alcançou 67,18% de acurácia no conjunto de teste, demonstrando capacidade de identificar padrões visuais associados às diferentes concentrações da escala Pt-Co. A análise dos resultados indicou que os erros ocorreram predominantemente entre concentrações adjacentes, evidenciando a dificuldade inerente à distinção de pequenas variações de tonalidade. Os resultados obtidos demonstram a viabilidade da utilização de técnicas de visão computacional associadas ao aprendizado profundo para classificação da cor verdadeira da água em condições controladas, evidenciando seu potencial para aplicações futuras em monitoramento ambiental e controle da qualidade da água.
Abstract: True water color is an important parameter for monitoring water quality and controlling industrial processes. In this context, the present study aimed to develop and evaluate a methodology based on Convolutional Neural Networks (CNNs) for the classification of true water color from digital images, using the Platinum-Cobalt (Pt-Co) scale as reference. Standard solutions ranging from 0 to 500 mg Pt-Co·L⁻¹ were prepared in the laboratory, and an image acquisition chamber with controlled lighting conditions was constructed. The images were captured using a smartphone and used to build a database containing 8,248 images distributed across 36 different concentration classes. The neural network model was developed in Python using the TensorFlow and Keras ibraries and evaluated using an independent test set through accuracy, loss function, confusion matrix, F1- score, Cohen's Kappa coefficient, and Mean Absolute Error (MAE). The neural network achieved 67.18% accuracy on the test set, demonstrating its ability to identify visual patterns associated with different Pt-Co scale concentrations. The results showed that classification errors occurred predominantly between adjacent concentration classes, highlighting the inherent difficulty in distinguishing slight color variations. Overall, the proposed methodology demonstrated the feasibility of combining computer vision and deep learning techniques for true water color classification under controlled conditions, indicating its potential for future applications in environmental monitoring and water quality control.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/41034
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