Extraction d'attributs et mesures de similarité basées sur la forme - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2008

Shape-based feature extraction and similarity matching

Extraction d'attributs et mesures de similarité basées sur la forme

Résumé

For object recognition and similarity retrieval, object shape features are powerful because shape is usually strongly linked to object functionality and identity. A wide range of shape-based feature extraction and similarity measures methods are proposed in literature, moreover various applications are likely to use shape features. For shape-based feature extraction and similarity measure, geometric invariance and deformation resistibility are important issues. This thesis develops three new shape descriptors. The first two descriptors, scale-controlled area-difference shape descriptor (SCAD) and normalized partial area vector (NPAV), are based on iso-area normalization (IAN). SCAD is a vector whose elements are the area differences between the main corresponding segments of original contour and its filtered version. These main segments are defined by the set of points between each pair of curvature zero-crossing points of the filter contour for a given scale. Based on two proposed theorems taking into consideration partial areas, affine transforms and low pass filtering, we define the second affine invariant descriptor, NPAV. We then prove that for any linearly filtered contour, the area of a triangle, whose vertices respectively are the centroid of the contour and a pair of successive points on the normalized contour, remains linear under affine transforms. So the relation between a filtering and affine transformation is set up. Both SCAD and NPAV have the good property of affine invariance. Comparing the approaches SCAD and NPAV, the SCAD descriptor is more compact than the NPAV descriptor and the performance of NPAV is much better than SCAD. The other proposed approach is chord context shape representation. Chord context describes a frequency distribution of chord lengths with different orientations. The histogram which represents the chord context is compacted and normalized into a feature matrix. A similarity measure is defined on the basis of this feature matrix according to its characteristics. The proposed method is shown to be unaffected by shape translation, rotation and scaling; at the same time, it is robust to minor occultation, non-rigid deformations, distortions and corruption due to noise. Furthermore, an evaluation on real-world objects emphasizes the advantages of this approach in the context of machine vision applications. These new shape descriptors are proposed based on the extensive investigation and study of about forty existing techniques. In this thesis, unlike the traditional classification, all these approaches of shape-based feature extraction and representation are classified by their processing approaches: in such way, one can easily select the appropriate processing approach. A description and the study of these approaches are developed, and some of them are used in comparative experiments, on different data bases with ours.
Dans le contexte de la reconnaissance de forme et de l'observation de similarité d'un objet parmi d'autres, les caractéristiques de forme extraites de son image sont des outils puissants. En effet la forme de l'objet est habituellement et fortement liée à sa fonctionnalité et son identité. S'appuyant sur cette forme, un éventail de méthodes par extraction de caractéristiques et mesures de similarité a été proposé dans la littérature. De nombreuses et diverses applications sont susceptibles d'utiliser ces caractéristiques de forme. L'invariance géométrique et la résistance aux déformations sont des propriétés importantes que doivent posséder ces caractéristiques et mesures de similarité. Dans cette thèse, trois nouveaux descripteurs de forme sont développés. Les deux premiers, celui par différence de surfaces et contrôlée par l'échelle (SCAD) et celui correspondant au vecteur de surfaces partielles normalisées (NPAV), sont fondés sur une normalisation "iso-surface" (IAN). SCAD est un vecteur dont les éléments sont les différences de surface entre les principaux segments du contour original et contour filtré. Ces segments sont définis par des ensembles de points entre chaque paire de points de courbure nulle, relative au contour filtré et au contour original. En nous appuyant sur deux théorèmes que nous proposons et en prenant en considération surface partielle, transformée affine et filtrage linéaire, nous avons défini le second descripteur, NPAV. Nous prouvons alors, que pour tout contour filtré linéairement, la surface d'un triangle, dont les sommets sont le barycentre du contour et une paire de points successifs sur le contour normalisé, reste linéaire sous toutes les transformations affines. Ainsi est établie une relation entre filtrage et transformation affine. Les deux descripteurs SCAD et NPAV ont la propriété d'invariance aux transformations affines. Comparant les deux approches SCAD et NPAV, SCAD s'avère plus compact que NPAV mais les performances de NPAV sont meilleures que celles de SCAD. La dernière approche proposée est la représentation par "contexte des cordes". Cette représentation décrit une distribution des longueurs de cordes selon une orientation. L'histogramme représentant ce contexte des cordes est compacté et normalisé dans une matrice caractéristique. Une mesure de similarité est alors définie sur cette matrice. La méthode proposée est insensible à la translation, à la rotation et au changement d'échelle; de plus, elle s'avère robuste aux faibles occultations, aux déformations élastiques et au bruit. En outre, son évaluation sur des objets réels souligne tous ses atouts dans le contexte des applications de la vision. Ces nouveaux descripteurs de forme proposés sont issus d'une recherche et d'études menées sur une quarantaine de techniques de la littérature. Contrairement à la classification traditionnelle, ici, les approches de descripteurs de forme sont classées selon leurs approches de traitement: ceci facilite ainsi le choix du traitement approprié. Une description et une étude de ces approches est ici fournie, et nous reprenons certaines d'entre elles dans une évaluation comparative avec les nôtres et ce sur différentes bases de données
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Dates et versions

tel-00335083 , version 1 (28-10-2008)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00335083 , version 1

Citer

Mingqiang Yang. Extraction d'attributs et mesures de similarité basées sur la forme. Traitement du signal et de l'image [eess.SP]. INSA de Rennes, 2008. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00335083⟩
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