Μελέτη και υλοποίηση αλγορίθμων ομοιότητας εικόνων με χρήση μετρικών που βασίζονται στις ροπές της εικόνας

Abstract

Αυτή η εργασία έχει ως σκοπό να περιγράψει την θεωρητική προσέγγιση της εύρεσης ομοιοτήτων σε (ψηφιακές) εικόνες με χρήση μετρικών βασισμένων στις ροπές της εικόνας. Το γνωστικό αυτό αντικείμενο έχει γίνει αυτόνομος τομέας στην ανάλυση και αναγνώριση ψηφιακών αντικειμένων. Οι μετρικές που βασίζονται στις ροπές της εικόνας (moments & moment invariants) παίζουν τον ουσιαστικότερο ρόλο της αναγνώρισης των στοιχείων μίας εικόνας. Έχουν μία προϊστορία 50 ετών, βασισμένες σε μαθηματικές δομές που παρουσιάστηκαν τον 19ο αιώνα. Το ζητούμενο του συγκεκριμένου γνωστικού αντικειμένου είναι η εξαγωγή και αξιολόγηση της πληροφορίας που παρέχει μία εικόνα (2D) έγχρωμη ή ασπρόμαυρη σε οποιοδήποτε φορμάτ. Η πληροφορία αυτή μπορεί να είναι πλήρως αξιοποιήσιμη και διακριτή, ή μπορεί να υποβοηθά άλλες τεχνικές ή γνωστικά αντικείμενα (π.χ. ανεύρεση σε βάση δεδομένων) να αναγνωρίσουν συγκεκριμένες εικόνες, ή να τακτοποιήσουν, καταλογοποιήσουν, εξάγουν, τροποποιήσουν κτλ διαφόρων ειδών, μεγεθών και χρωματισμών εικόνες. Η ανάκτηση πληροφορίας από μία εικόνα μπορεί να αφορά στο χρώμα, στο σχήμα, αλλά και χωρικές μετρικές οι οποίες αν δεικτοδοτηθούν μπορούν να αναπαραστήσουν ικανά χαρακτηριστικά της. Αλγόριθμοι συνάφειας μπορούν να συσχετίσουν αυτές τις πληροφορίες, παρέχοντας ικανοποιητικά αποτελέσματα στην ανεύρεση, ταυτοποίηση, συσχέτιση εικόνων που έχουν κατηγοριοποιηθεί βάσει των παραπάνω χαρακτηριστικών [1]. Είναι προφανές ότι η όποια τεχνική ανάκτησης και σύγκρισης της όποιας πληροφορίας από μία εικόνα, απέχει πολύ από το να είναι τέλεια και απόλυτη. Ξεκινώντας από το βασικό πρόβλημα-θέμα ότι μία εικόνα αναπαριστά έναν κόσμο 3D σε 2D, μέχρι το ότι η εικόνα αποτελεί ένα αναλλοίωτο στιγμιότυπο ενός κόσμου που γερνάει συνέχεια, η επιστήμη της ανάλυσης των εικόνων έχει να αντιμετωπίσει πανίσχυρα και πολύπλοκα προβλήματα, τα οποία είναι προφανές ότι μπορεί να λύσει μόνο προσεγγιστικά. Εφαρμογές της ανάλυσης εικόνας είναι απαραίτητες σε πολλούς τομείς των σύγχρονων επιστημών, όπως η αστρονομία, η βιολογία, η ρομποτική κά.