Catégorisation par mesures de dissimilitude et caractérisation d'images en multi échelle

Classification by dissilimarity data and Multiresolution Image Analysis

• Auteur / Autrice : Agata Manolova
• Direction : Anne Guérin-Dugué, Roumen Kountchev
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et technologie industrielles
• Date : Soutenance le 11/10/2011
• Etablissement(s) : Grenoble en cotutelle avec Université Technique de Sofia. Faculté Francophone
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Grenoble Images parole signal automatique
• Jury : Président / Présidente : Jocelyn Chanussot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Patrick Lambert, Gilles Celeux
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alain Rakotomamonjy, Michel Verleysen

Mots clés

Mots clés libres

Analyse discriminante

Description d'images

Données de dissimilitudes

Classement

Catégorisation

Image Classification

Image Description

Dissimilarity data

Discriminant Analysis

Résumé

Dans cette thèse, on introduit la métrique "Coefficient de forme" pour la classement des données de dissimilitudes. Cette approche est inspirée par l'analyse discriminante géométrique et on a défini des règles de décision pour imiter le comportement du classifieur linéaire et quadratique. Le nombre de paramètres est limité (deux par classe). On a également étendu et amélioré cette démarche avantageuse et rapide pour apprendre uniquement à partir des représentations de dissimilitudes en utilisant l'efficacité du classificateur des Machines à Vecteurs de Support. Comme contexte applicatif pour la classification par dissimilitudes, on utilise la recherche d'images à l'aide d'une représentation des images en multi échelle en utilisant la "Pyramide Réduite Différentielle". Une application pour la description de visages est développée. Des résultats de classification à partir du coefficient de forme et utilisant une version adaptée des Machines à Vecteurs de Support, sur des bases de données issues des applications du monde réel sont présentés et comparés avec d'autres méthodes de classement basées sur des dissimilitudes. Il en ressort une forte robustesse de la méthode proposée avec des perfommances supérieures ou égales aux algorithmes de l'état de l'art.

The dissimilarity representation is an alternative for the use of features in the recognition of real world objects like images, spectra and time-signal. Instead of an absolute characterization of objects by a set of features, the expert or the system is asked to define a measure that estimates the dissimilarity between pairs of objects. Such a measure may also be defined for structural representations such as strings and graphs. The dissimilarity representation is potentially able to bridge structural and statistical pattern recognition. In this thesis we introduce a new fast Mahalanobis-like metric the “Shape Coefficient” for classification of dissimilarity data. Our approach is inspired by the Geometrical Discriminant Analysis and we have defined decision rules to mimic the behavior of the linear and quadratic classifier. The number of parameters is limited (two per class). We also expand and ameliorate this advantageous and rapid adaptive approach to learn only from dissimilarity representations by using the effectiveness of the Support Vector Machines classifier for real-world classification tasks. Several methods for incorporating dissimilarity representations are presented, investigated and compared to the “Shape Coefficient” in this thesis: • Pekalska and Duin prototype dissimilarity based classifiers; • Haasdonk's kernel based SVM classifier; • KNN classifier. Numerical experiments on artificial and real data show interesting behavior compared to Support Vector Machines and to KNN classifier: (a) lower or equivalent error rate, (b) equivalent CPU time, (c) more robustness with sparse dissimilarity data. The experimental results on real world dissimilarity databases show that the “Shape Coefficient” can be an alternative approach to these known methods and can be as effective as them in terms of accuracy for classification.