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Classificação morfológica de galáxias com Deep Learning nos Surveys SDSS e S-PLUS

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dc.creator RANGEL , Rafael José
dc.date.issued 2025-11-14
dc.identifier.citation RANGEL Rafael José. Classificação morfológica de galáxias com Deep Learning nos Surveys SDSS e S-PLUS . 2025. 80 f. Dissertação (Mestrado em Física) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2025. pt_BR
dc.identifier.uri https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4465
dc.description.abstract Morphological classification of galaxies in large photometric surveys is central to galaxy evolution studies, but it remains challenging when deep learning models are transferred across different data domains. This dissertation addresses the problem by developing and evaluating deep learning models for binary galaxy classification (regular vs. peculiar), with emphasis on quantifying the domain shift between the Sloan Digital Sky Survey (SDSS) and the Southern Photometric Local Universe Survey (S-PLUS). Using transfer learning, a benchmark of 11 pre-trained architectures was conducted, including EfficientNet (B0-B4), ResNet/ResNeXt, and Vision Transformer (ViT-B/16 and ViT-B/32), plus a simple CNN trained from scratch. The models were trained and validated on a curated dataset of 11,662 galaxies with images from SDSS and S-PLUS, labeled from the RC3 catalog. In the SDSS domain, the best model was ViT-B/32, with an F1-score of 0.923 and an AUC of 0.963, followed by EfficientNet-B4 (F1-score 0.910) and ViT-B/16 (F1-score 0.899). The superiority of attention-based models suggests that long-range spatial modeling is advantageous for this task. In contrast, the simple CNN showed the worst performance (F1-score 0.655), reinforcing the importance of transfer learning. Evaluation of the best model on S-PLUS quantifies the performance degradation, with a drop of 14.8 percentage points in F1-score (from 0.923 to 0.775), confirming a significant domain shift effect. The Peculiar class is the most affected, with a 29.8% drop in recall, while average predictive uncertainty increases by 65.4% and calibration worsens by more than 50%. This work contributes a comparative architecture benchmark, a curated dataset, and a quantitative analysis of cross-survey generalization, showing that domain adaptation is an indispensable methodological step for the practical use of these models in different observational contexts. pt_BR
dc.language por pt_BR
dc.publisher Universidade Federal de Itajubá pt_BR
dc.rights Acesso Aberto pt_BR
dc.subject Morfologia de Galáxias pt_BR
dc.subject Aprendizado profundo pt_BR
dc.subject Redes neurais convolucionais pt_BR
dc.subject Aprendizado por Transferência pt_BR
dc.subject Astronomia computacional pt_BR
dc.title Classificação morfológica de galáxias com Deep Learning nos Surveys SDSS e S-PLUS pt_BR
dc.type Dissertação pt_BR
dc.date.available 2026-07-30
dc.date.available 2026-07-30T18:04:22Z
dc.date.accessioned 2026-07-30T18:04:22Z
dc.creator.Lattes http://lattes.cnpq.br/6418556118997529 pt_BR
dc.contributor.advisor1 MONTEIRO, Hektor Sthenos Alves
dc.contributor.advisor1Lattes http://lattes.cnpq.br/2145668168587564 pt_BR
dc.description.resumo A classificação morfológica de galáxias em grandes levantamentos fotométricos ´e central para estudos de evolução galáctica, mas desafia a generalização de modelos entre diferentes domínios de dados. Esta dissertação aborda o problema ao desenvolver e avaliar modelos de aprendizado profundo para a classificação binária de galáxias (regulares vs. peculiares), com foco na quantificação da mudança de domínio entre o Sloan Digital Sky Survey (SDSS) e o Southern Photometric Local Universe Survey (S-PLUS). Com aprendizado por transferência, foi conduzido um benchmark de 11 arquiteturas pretreinadas, incluindo EfficientNet (B0-B4), ResNet/ResNeXt e Vision Transformer (ViT-B/16 e ViT-B/32), além de uma CNN simples treinada do zero. Os modelos foram treinados e validados em um conjunto curado de 11.662 galáxias com imagens do SDSS e do S-PLUS, rotuladas a partir do catálogo RC3. No SDSS, o melhor modelo foi o Vision Transformer ViT-B/32, com F1-score de 0.923 e AUC de 0.963, seguido por EfficientNet-B4 (F1-score de 0.910) e ViT-B/16 (F1-score de 0.899). A superioridade dos modelos baseados em atenção sugere que a modelagem de relaçoes espaciais de longo alcance é vantajosa para a tarefa. Em contraste, a CNN simples apresentou o pior desempenho (F1-score de 0.655), reforçando a importância do aprendizado por transferência. A avaliação do melhor modelo no S-PLUS quantifica a degradação de desempenho, com queda de 14,8 pontos percentuais no F1-score (de 0.923 para 0.775), confirmando um efeito significativo de mudança de doíınio. A classe Peculiar é a mais afetada, com queda de 29,8% na revocação, enquanto a incerteza média das predições aumenta em 65,4% e a calibração piora em mais de 50%. Este trabalho contribui com um benchmark comparativo de arquiteturas, um conjunto de dados curado e uma an´alise quantitativa da generalizac¸ ˜ao entre levantamentos, mostrando que a adaptac¸ ˜ao de dom´ınio ´e um passo metodol´ogico indispens´avel para a aplicac¸ ˜ao pr´atica desses modelos em diferentes contextos observacionais. Palavras-chave: Morfologia de Gal´axias, Aprendiza pt_BR
dc.publisher.country Brasil pt_BR
dc.publisher.department IFQ - Instituto de Física e Química pt_BR
dc.publisher.program Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Física pt_BR
dc.publisher.initials UNIFEI pt_BR
dc.subject.cnpq CNPQ::CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA::FÍSICA pt_BR


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