Reconhecimento de gestos de ingestão de líquidos utilizando redes convolucionais profundas

dc.contributor.advisor1Souto, Eduardo James Pereira
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3875301617975895eng
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0003-0003-908Xeng
dc.contributor.referee1Santos, Eulanda Miranda dos
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3054990742969890eng
dc.contributor.referee2Bragança, Hendrio Luis de Souza
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/7375456368369943eng
dc.creatorGohl, Pedro Daniel da Silva
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/0951243247037575eng
dc.creator.orcidhttps://orcid.org/0009-0007-4734-8927eng
dc.date.issued2025-10-06
dc.description.abstractAdequate fluid intake is essential for health, yet continuous monitoring still relies primarily on self-reporting, which is prone to errors and poorly scalable. Automatically recognizing drinking gestures is the first step toward passively monitoring hydration in real-world settings. However, this problem faces two main bottlenecks: first, the scarcity of public datasets with sufficient size and diversity to train models; second, the need for lightweight models that generalize across individuals and can run on wearable devices. To address these challenges, this work presents a wrist-worn inertial signal dataset (\textit{InGesture}) for liquid intake gesture recognition. \textit{InGesture} comprises recordings from 50 participants performing drinking gestures and analogous actions, totaling 663 minutes of labeled accelerometer and gyroscope data across eight classes. This dataset fills a critical gap in the literature, the lack of large-scale, diverse data needed to train and fairly, reproducibly compare models, thereby promoting cross-subject generalization. Building on this foundation, the dissertation proposes a lightweight 1D CNN designed to capture temporal patterns and optimized for execution on wearable devices. Validation emphasizes cross-subject generalization and covers both binary (drinking vs.\ non-drinking) and multiclass scenarios, with direct comparisons against classical \textit{baselines} and state-of-the-art deep architectures. In experiments, SVM achieved an F1-score of 78.12\% in the binary scenario, while the 1D CNN reached 90.79\% (drinking vs.\ non-drinking) and 87.50\% in the multiclass setting (eight classes). Although data were collected in a controlled environment and the current focus is on event detection (not volume estimation), results indicate the feasibility of continuous, privacy-preserving monitoring using smartwatches, establishing a solid basis for future studies in free-living conditions and for coupling gesture detection with volume estimation.eng
dc.description.resumoA ingestão adequada de líquidos é essencial para a saúde, mas o acompanhamento contínuo ainda depende majoritariamente de autorrelato, sujeito a erros e pouco escalável. Reconhecer automaticamente o gesto de ingestão é o primeiro passo para monitorar a hidratação de forma passiva em ambiente real. Contudo, esse problema enfrenta dois gargalos: primeiro, a escassez de bases públicas de tamanho e diversidade suficientes para treinar modelos; segundo, a necessidade de modelos leves que generalizem entre indivíduos e possam rodar em dispositivos vestíveis. Para minimizar esses desafios, este trabalho apresenta um conjunto de dados de sinais inerciais de punho (\textit{InGesture}), destinado ao reconhecimento do gesto de ingestão de líquidos. O \textit{InGesture} reúne registros de 50 participantes executando ingestão de líquidos e gestos análogos, totalizando 663 minutos de dados de acelerômetro e giroscópio rotulados em oito classes. Essa base supre uma lacuna crítica da literatura, a escassez de dados em escala e com diversidade suficiente para treinar e comparar modelos de forma justa e reprodutível, favorecendo a generalização entre indivíduos. Com esse alicerce, a dissertação apresenta uma CNN 1D leve, projetada para capturar padrões temporais e preparada para execução em dispositivos vestíveis. A validação enfatiza a capacidade de generalização entre sujeitos e cobre tanto o cenário binário (ingestão vs. não ingestão) quanto o multiclasse, com comparação direta a \textit{baselines} clássicos e arquiteturas profundas de referência. Nos experimentos, o SVM obteve F1-score de 78,12\% no cenário binário, enquanto a CNN 1D alcançou 87.30\% (ingestão vs.\ não ingestão) e 87,50\% no multiclasse (oito classes). Embora os dados tenham sido coletados em ambiente controlado e o foco atual seja a detecção de eventos (não a estimativa do volume ingerido), os resultados indicam a viabilidade do monitoramento contínuo e privado a partir de relógios inteligentes, estabelecendo base sólida para estudos em ambiente livre e para o acoplamento futuro entre detecção de gestos e estimativa de volume.eng
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superioreng
dc.formatapplication/pdf*
dc.identifier.citationGOHL, Pedro Daniel da Silva . Reconhecimento de gestos de ingestão de líquidos utilizando redes convolucionais profundas. 2025. 49 f. Dissertação (Mestrado em Informática) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus, 2025.eng
dc.identifier.urihttps://tede.ufam.edu.br/handle/tede/11666
dc.languageporeng
dc.publisherUniversidade Federal do Amazonaseng
dc.publisher.countryBrasileng
dc.publisher.departmentInstituto de Computaçãoeng
dc.publisher.initialsUFAMeng
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Informáticaeng
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectReconhecimento de gestospor
dc.subjectSensores inerciaispor
dc.subjectRedes neurais convolucionaispor
dc.subjectIngestão de líquidospor
dc.subjectBase de dadospor
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA: CIENCIA DA COMPUTACAOeng
dc.subject.otherRedes neurais (Computação)por
dc.subject.otherIngestão de líquidospor
dc.subject.otherPercepção de padrõespor
dc.thumbnail.urlhttps://tede.ufam.edu.br/retrieve/93856/DISS_DanielGohl_PPGI.pdf.jpg*
dc.titleReconhecimento de gestos de ingestão de líquidos utilizando redes convolucionais profundaseng
dc.typeDissertaçãoeng

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