SEGMETAREA IMAGIILOR TEHII DE LUSTERIG ategor de tehnc de segentare pe regn Thresholdng (segentare pe hstograa) Segentarea n spatl caracterstclor (generalzare thresholdng) pentr regn c nfortate a valorlor pentr regn c nfortate a caracterstclor (tetr) resterea s fznea regnlor
Segentarea n spatl caracterstclor (generalzare thresholdng) Spatl caracterstclor poate avea orce densonaltate. Metode atoate/ se-atoate. Metodologa este analoga cantzar vectorale foloste la coprese. Tpr de etode de clsterng -teratve - erarhce Tprle de obecte pot f separate n spatl caracterstclor, daca respectvele caracterstc snt dscrnante (de e. cloarea). R G Valor tpce pentr caracterstcle obectele : prototprle claselor. B
ne [s c] defneste narl necesar, corect, de part ale agn? sb-segentare? (soarele este n clasa cer ) 3 tpr de eleente : cer, vegetate, casa spra-segentare? (copac partt n doa clase) 4 tpr de eleente : cer, vegetate, len, zd Segentarea nseana dentfcarea grprlor de pel ce a caracterstc aseanatoare. Acest proces de grpare se neste clsterng. R? Algort de clsterng raresc dentfcarea atoata a nor grpr de pncte dn spatl caracterstclor ce snt : copacte, dense reprezentatve bne separate? G 3
Spatl caracterstclor orgnal ede Reprezentarea spatl D al caracterstclor Spatl caracterstclor 4
lsterng Pnerea problee : n set de pncte, descrse de vector de densne p trebe partt n clase (grpr, clstere). X { ( },,,...,,,..., p ) Ipartrea (parttonarea) setl de pncte n clase : ndce de apartenenta a fecar pnct (care clase apartne) Eprarea canttatva a conceptl de parttonare bna. crter de caltate a partte. Apartenenta pnctelor la clase lsterng Apartenenta pnctl la clasa :,,,...,,,,..., Modele de clsterng : et (bnar) : antat (fzzy) :, lasa 0, lasa [0,],,...,,,,..., 5
Masr de caltate a claselor lsterng clase copacte : centrl clase este aproape de toate pnctele clase (pnctele clase snt bne aproate de centrl clase). clasa are sfcent de lte pncte clase bne separate : dstantele dntre centrele claselor sa fe cat a ar. ele doa cernte snt adeseor contradctor. Basc ISODATA (k-eans, -eans) lsterng net ISODATA Iteratve Self Organzng Data Analyss Technqe Se feaza narl de clase dort,. altatea partte (a claselor) e caracterzata de eroarea globala de aproare a vectorlor de date prn prototprle claselor. J J(, ) prototpl (centrodl) clase ε 6
Basc ISODATA (-eans) J ( ) 0 lsterng net prototprle claselor snt edle artetce ale vectorlor de date ce apartn claselor., 0, rest k, k orce vector apartne clase de al care prototp este cel a apropat. Basc ISODATA (-eans). alege n set aleator de prototpr lsterng net. calcleaza apartenenta fecar vector la na dntre clasele partte (vector apartn clase de al care prototp snt ce a apropat) 3. calcleaza prototprle claselor ca eda artetca a vectorlor apartnd fecare clase 4. evaleaza crter de oprre : eroare globala sfcent de ca? nar de terat sfcent de are? a fost vector care sa s schbe apartenenta? a fost prototpr care s-a odfcat senfcatv? 5. repeta de la daca e cazl. 7
Pas - 3 a algortl (calcl apartenenta vector la o clasa s calcll prototpl ne clase poarta nele de terate LBG (Lnde-Bzo-Gray). Orce nstanta LBG se caracterzeaza prn ntalzare (aleatoare sa prn spargere ) terate LBG evalare condte de oprre orgnal seg. pe hst. clsterng ISODATA 8
Problea : lsterng net osclat ale vectorlor ntre clase alocarea vectorlor stat la egala dstanta fata de clase prototp? lasa lasa prototp lsterng fzzy Orce vector apartne orcare clase, dar ntr-o asra a are sa a ca. snt gradele de apartenenta [fzzy] ale vectorlor la clase. Problee de ce fzzy? ce senfcate a gradele de apartenenta? c se odfca crterle obectve de caltate? 9
«optng wth words» (Zadeh) Fzzy : de ce? Fzzy ar perte adaptarea la o realtate gradala (nantata). ere Descrer seantce ale obectelor s nteractnlor acestora. Modele Grade de apartenenta Mlt fzzy Regl (scalar) (fnct) (sstee bazate pe nferenta) Fzzy : c? erele corespnd asr n care n obect dn nversl problee satsface o propretate (sa o categore) seantca; nerele snt n [0,]. Mlte fzzy fncte de apartenenta a obectelor la categora data «Inalt» 0 0.5.8 nalte (etr) Fncta de apartenenta corespnde n odel natral (plazbl) s n este «achavelca» (Bezdeck) 0
Fzzy : c? Un odel «achavelc» al categore «Inalt»: 0 0.8. nalte Gradele de apartenenta n snt acelas lcr c probabltatle! Eepll calatorl nsetat (Bezdeck) : alatorl nsetat ce erge prn desert gaseste doa stcle plne c lchd. alatorl trebe neaparat sa bea contntl ne stcle. Etchetele stclelor n snt clare. Probabltatea n contnt «potabl» : 0.9 Gradl de apartenenta al contntl la categora «potabl» : 0.9 Fzzy probabltate Probabltatea : o sansa dn zece de a gas n stcla acd. Gradl de apartenenta : contntl este foarte potabl (ar ptea f bere). Gradl de apartenenenta n se schba dpa observate!
Probabltatea n contnt «potabl» : 0. Gradl de apartenenta al contntl la categora «potabl» : 0. Fzzy probabltate Probabltatea : noa sanse dn zece de a gas n stcla acd. Gradl de apartenenta : contntl este foarte ptn potabl (aproape sgr este acd). Gradl de apartenenenta n se schba dpa observate! Modr de nterpretare a gradelor de apartenenta lsterng fzzy lsterng probablst - gradele de apartenenta repreznta asra n care vector snt partt claselor (constrangerea de norare probablsta) lsterng posblst - gradele de apartenenta repreznta asra n care vector snt tpc pentr clase (faa constranger de norare)
3 lsterng fzzy probablst FM - Fzzy -Means (Fzzy Isodata) Se feaza narl de clase dort,. altatea partte (a claselor) e caracterzata de eroarea globala de aproare a vectorlor de date prn prototprle claselor. ), J( J ε prototpl (centrodl) clase gradl de fzfcare al partte FM J λ FM 0 ) ( J prototpl orcare clase este o ede ponderata a ttror vectorlor dn setl de date, ponderat c gradele lor de apartenenta la clasa respectva. lsterng fzzy probablst k k k k FM 0 J λ λ λ
k k dst dst k ( (,, ) k ) lsterng fzzy probablst gradele de apartenenta depnd nvers proportonal de patratele dstantelor de la vectorl de date la prototprle claselor rezolva problea gradelor de apartenenta egale n cazl vectorlor egal dstantat de prototpr ale claselor. FM (Fzzy Isodata). alege n set aleator de prototpr. calcleaza apartenenta fecar vector la clasele partte lsterng fzzy probablst 3. calcleaza prototprle claselor ca edle ponderate ale vectorlor 4. evaleaza crter de oprre : eroare globala sfcent de ca? nar de terat sfcent de are? a fost vector care sa s schbe apartenenta? a fost prototpr care s-a odfcat senfcatv? 5. repeta de la daca e cazl. 4
Spatl caracterstclor FM, clase, grad de apartenenta la bnarzare dpa grad apartenenta aa 5
FM, 3 clase 3 seg. dpa grad a. apartenenta 3 6
Eepl lsterng fzzy probablst FM, 3 segentare deala (3) FM, 4 Ltarle odell de partre a vectorl ntre clase. prototp prototp lsterng fzzy probablst A clasa clasa B 7
Gradele de apartenenta ca tpcaltat : - posbltatea de nloc prototpl clase prn vectorl dat lsterng fzzy posblst - asra n care vectorl dat este n reprezentat tpc al clase se a tlzeaza condta de norare probablsta a gradelor de apartenenta. J PM η ( ) J PM J PM ( ) 0 prototpl orcare clase este o ede ponderata a ttror vectorlor dn setl de date, ponderat c gradele lor de apartenenta la clasa respectva. (condte de bna aproare a claselor prn prototp) + η + η ( ) 0 lsterng fzzy posblst 8
+ η lsterng fzzy posblst η η caracterstca a fecare clase ( largea clase ) (echvalentl ne benz de trecere de 3dB - dstanta la care gradl de apartenenta al n vector este 0.5). K e o dstanta ede caracterstca clase PM (Possblstc -Means). alege n set aleator de prototpr. calcleaza paraetr claselor ( largea ) lsterng fzzy posblst 3. calcleaza apartenenta fecar vector la clasele partte 4. calcleaza prototprle claselor ca edle ponderate ale vectorlor 5. evaleaza crter de oprre : eroare globala sfcent de ca? nar de terat sfcent de are? a fost vector care sa s schbe apartenenta? a fost prototpr care s-a odfcat senfcatv? 6. repeta de la daca e cazl. 9
Reglarea atoata a narl de clase Alegerea ntala gresta a narl de clase deterna erorle de spra-segentare sa sb-segentare. Spra-segentarea se poate corecta prn renrea lteroara a obectelor dea deternate s este dec preferabla alegerea n a are decat necesar. Varanta : se realzeaza partt c nar varabl de clase s se pastreaza partta cea a bna Varanta : algortl de parttonare s odfca narl de clase de eepl elnand clasele c state aproape de clase a portante. opettve Aggloeraton J α Agloerarea copettva eroare de reprezentare a claselor prn prototp (ca la FM) teren de cardnaltate a claselor opt pentr nar c de clase J A α λ constrangerea probablsta a gradelor de apartenenta (ca la FM) vector snt partaat ntre clase. 0
J A A st FM st ( + ) 0 Agloerarea copettva prototpl orcare clase este o ede ponderata a ttror vectorlor dn setl de date, ponderat c gradele lor de apartenenta la clasa respectva. (condte de bna aproare a claselor prn prototp) t α s - cardnaltatea clase s s s t t k Alegerea terenl de echlbr ntre cerntele contrare : α Agloerarea copettva Dpa fecare etapa de recalclare a gradelor de apartenenta, se verfca daca esta clase c cardnaltate ca, canddate la elnare.
. alege n set aleator de prototpr. calcleaza paraetrl de echlbrare Agloerare copettva 3. calcleaza apartenenta fecar vector la clasele partte 4. calcleaza prototprle claselor ca edle ponderate ale vectorlor 5. evaleaza cardnalatea claselor; redce clasele nesenfcatve 6. evaleaza crter de oprre : eroare globala sfcent de ca? nar de terat sfcent de are? a fost vector care sa s schbe apartenenta? a fost prototpr care s-a odfcat senfcatv? 7. repeta de la daca e cazl.
Observate Eleentele partte deternate prn clsterng, ca s n cazl segentar pe hstograa, (dec ltle de pel ce a aceeas etcheta) n snt lt conee (pot avea a lt de o sngra coponenta). se poate face nc o dstncte ntre coponente conee dferte dn aceeas clasa (adca ntre obectele de acelas fel dn scena). Indvdalzarea coponentelor dntr-o aceeas clasa se face prn aplcarea ne pocedr de etchetare. 3
4