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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.3.2005.tde-03102005-095502
Document
Author
Full name
Waldemar Bonventi Junior
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2005
Supervisor
Committee
Reali Costa, Anna Helena (President)
Andrade, Marco Tulio Carvalho de
Kim, Hae Yong
Marengoni, Mauricio
Vellasco, Marley Maria Bernardes Rebuzzi
Title in Portuguese
Aprendizado nebuloso híbrido e incremental para classificar pixels por cores.
Keywords in Portuguese
aprendizado computacional
fuzzy (inteligência artificial)
processamento de imagens
Abstract in Portuguese
Segmentação de uma imagem é um processo de extrema importância em processamento de imagens e consiste em subdividir a imagem em partes constituintes correspondentes a objetos de interesse no domínio de aplicação. Objetos de interesse podem apresentar cores que se caracterizam numa imagem por um conjunto de pixels, que por sua vez possuem um número muito grande de valores cromáticos. Estes conjuntos podem ser denominados por relativamente poucos rótulos lingüísticos atribuídos por seres humanos, caracterizando as cores, representadas por classes. Entretanto, a fronteira entre estas classes é vaga, pois os valores cromáticos que definem a transição de uma cor para outra dependem de diversos fatores do domínio. Esta tese visa contribuir no processo de segmentação de imagens através da proposta de um classificador de pixels exclusivamente por meio do atributo cor. Para lidar com o problema da vagueza entre as classes de cores, emprega-se a teoria dos conjuntos nebulosos. Assim, propõe-se um aprendizado híbrido e incremental de modelos nebulosos de classes de cores constituintes do classificador. O aprendizado híbrido combina os paradigmas de aprendizado supervisionado e não-supervisionado, transferindo a rotulação individual das instâncias (muito custosa) para a rotulação dos grupos de instâncias similares, pelo agente supervisor. Estes grupos são combinados por meio da aplicação de operadores de agregação adequados, que possibilitam uma forma de aprendizado incremental, onde os modelos das classes existentes podem ser revisados ou novas classes, obtidas com a continuidade do treinamento, podem ser incorporadas aos modelos. Propõe-se, ainda, um processo de generalização do modelo, visando sua completude. O classificador proposto foi testado na modelagem da cor da pele humana em imagens adquiridas em condições ambientais controladas e em condições variadas. Os resultados obtidos mostram a eficácia do classificador proposto, obtendo uma detecção robusta e acurada da cor da pele em imagens digitais coloridas.
Title in English
Hybrid and incremental fuzzy learning to classify pixels by colors.
Keywords in English
fuzzy sets
image processing
machine learning
Abstract in English
Image segmentation is a very important process, which aims at subdividing an image in parts that correspond to objects of interest in the application domain. Objects may depict few colors that are represented in an image by a set of pixels presenting a very large range of chromatic values. A relatively small number of human-defined linguistic labels can be assigned to these sets, and these labels characterize colors represented by classes. However, the borders among these classes are fuzzy, since the chromatic values that define the transition from a class to another depend on different domain factors. This thesis contributes in the image segmentation process by proposing a pixel classifier based exclusively on the color attribute. Fuzzy sets theory is used to deal with the problem of fuzziness among color classes. This thesis proposes a hybrid and incremental scheme for learning fuzzy models of color classes included in the classifier. The hybrid-learning scheme combines unsupervised and supervised learning paradigms, transferring the labeling by a supervisor from individual instances (a very computationally costly task) to groups of similar instances. These groups are combined by application of adequate aggregation operators, providing an incremental learning scheme to the classifier, so that models can be revised and new classes can be incorporated into the models. In order to provide completeness to the models, a generalization process is also proposed. The classifier was tested in the human skin color-modeling problem, by using digital color-images captured under controlled and uncontrolled conditions. Experimental results assess its effectiveness, providing a robust and accurate detection of skin color in digital color-images.
 
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WALDTESE_rev.pdf (4.28 Mbytes)
Publishing Date
2005-10-10
 
WARNING: The material described below relates to works resulting from this thesis or dissertation. The contents of these works are the author's responsibility.
  • BONVENTI, WALDEMAR, and Costa, Anna Helena Reali. HYBRID AND INCREMENTAL FUZZY LEARNING FOR HUMAN SKIN DETECTION [doi:10.1142/S0218001408006739]. International Journal of Pattern Recognition and Artificial Intelligence [online], 2008, vol. 22, p. 1241-1265.
  • BONVENTI JÚNIOR, Waldemar, e Costa, Anna Helena Reali. Classificação de pixels de imagens coloridas digitais por lógica nebulosa. In Workshop de Computação WORKCOMP'2000, São José dos Campos, SP. Anais do Workshop de Computação WORKCOMP'2000., 2000.
  • BONVENTI JÚNIOR, Waldemar, e Costa, Anna Helena Reali. Comparação entre métodos de definição de conjuntos nebulosos de cores para classificação de pixels. In International Joint Conference IBERAMIA 2000 and SBIA 2000, Atibaia, SP, 2000. I WAICV - Workshop on Artificial Intelligence and Computer Vision., 2000.
  • BONVENTI JÚNIOR, Waldemar, e Costa, Anna Helena Reali. Sistema semi-automático de detecção de pele por agrupamentos nebulosos. In 6o. Simpósio Brasileiro de Automação Inteligente - SBAI/SBA, Bauru, SP, 2003. Anais do VI Simpósio Brasileiro de Automação Inteligente., 2003.
  • Costa, Anna Helena Reali, e BONVENTI JÚNIOR, Waldemar. Classificação por agrupamento nebuloso de padrões de cores em imagens. In Workshop de Computação - WORKCOMP'2002, São José dos Campos, 2002. Anais do WORKCOMP'2002 - Workshop de Computação., 2002.
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