Contribuciones sobre métodos óptimos y subóptimos de aproximaciones poligonales de curvas 2-D

Abstract

Esta tesis versa sobre el an álisis de la forma de objetos 2D. En visión articial existen numerosos aspectos de los que se pueden extraer información. Uno de los más usados es la forma o el contorno de esos objetos. Esta característica visual de los objetos nos permite, mediante el procesamiento adecuado, extraer información de los objetos, analizar escenas, etc. No obstante el contorno o silueta de los objetos contiene información redundante. Este exceso de datos que no aporta nuevo conocimiento debe ser eliminado, con el objeto de agilizar el procesamiento posterior o de minimizar el tamaño de la representación de ese contorno, para su almacenamiento o transmisión. Esta reducción de datos debe realizarse sin que se produzca una pérdida de información importante para representación del contorno original. Se puede obtener una versión reducida de un contorno eliminando puntos intermedios y uniendo los puntos restantes mediante segmentos. Esta representación reducida de un contorno se conoce como aproximación poligonal. Estas aproximaciones poligonales de contornos representan, por tanto, una versión comprimida de la información original. El principal uso de las mismas es la reducción del volumen de información necesario para representar el contorno de un objeto. No obstante, en los últimos años estas aproximaciones han sido usadas para el reconocimiento de objetos. Para ello los algoritmos de aproximaci ón poligonal se han usado directamente para la extracci ón de los vectores de caracter ísticas empleados en la fase de aprendizaje. Las contribuciones realizadas por tanto en esta tesis se han centrado en diversos aspectos de las aproximaciones poligonales. En la primera contribución se han mejorado varios algoritmos de aproximaciones poligonales, mediante el uso de una fase de preprocesado que acelera estos algoritmos permitiendo incluso mejorar la calidad de las soluciones en un menor tiempo. En la segunda contribución se ha propuesto un nuevo algoritmo de aproximaciones poligonales que obtiene soluciones optimas en un menor espacio de tiempo que el resto de métodos que aparecen en la literatura. En la tercera contribución se ha propuesto un algoritmo de aproximaciones que es capaz de obtener la solución óptima en pocas iteraciones en la mayor parte de los casos. Por último, se ha propuesto una versi ón mejorada del algoritmo óptimo para obtener aproximaciones poligonales que soluciona otro problema de optimización alternativo.

This thesis focus on the analysis of the shape of objects. In computer vision there are several sources from which we can extract information. One of the most important source of information is the shape or contour of objects. This visual characteristic can be used to extract information, analyze the scene, etc. However, the contour of the objects contains redundant information. This redundant data does not add new information and therefore, must be deleted in order to minimize the processing burden and reducing the amount of data to represent that shape. This reduction of data should be done without losing important information to represent the original contour. A reduced version of a contour can be obtained by deleting some points of the contour and linking the remaining points by using line segments. This reduced version of a contour is known as polygonal approximation in the literature. Therefore, these polygonal approximation represent a compressed version of the original information. The main use of polygonal approximations is to reduce the amount of information needed to represent the contour of an object. However, in recent years polygonal approximations have been used to recognize objects. For this purpose, the feature vectors have been extracted from the polygonal approximations. The contributions proposed in this thesis have focused on several aspects of polygonal approximations. The rst contribution has improved several algorithms to obtain polygonal approximations, by adding a new stage of preprocessing which boost the whole method. The quality of the solutions obtained has also been improved and the computation time reduced. The second contribution proposes a novel algorithm which obtains optimal polygonal approximations in a shorter time than the optimal methods found in the literature. The third contribution proposes a new method which may obtain the optimal solution after few iterations in most cases. Finally, an improved version of the optimal polygonal approximation algorithm has been proposed to solve an alternative optimization problem.