Detecção e agrupamento de contornos

Abstract

A detecção de contornos a partir de imagens digitais é um procedimento do qual resulta informação essencial para muitos algoritmos de visão por computador. A natureza das imagens digitais bidimensionais: a sua relativamente baixa resolução; a amostragem espacial e em amplitude; a presença de ruído; a falta de informação em profundidade; as oclusões, etc., e a importância dos contornos como informação básica para muitos outros algoritmos a montante, fazem com que a detecção de contornos seja um problema apenas parcialmente resolvido, com múltiplas abordagens e dando origem desde há algumas décadas a larga quantidade de publicações. Continua a ser um tema actual de investigação como se comprova pela quantidade e qualidade das publicações científicas mais actuais nesta área. A tese discute a detecção de contornos nas suas fases clássicas: a estimação da amplitude do sinal que aponta a presença de um ponto de contorno; a pré-classificação dos pontos da imagem com base nos sinais estimados e o posterior agrupamento dos pontos de contorno individuais em segmentos de curvas de contorno. Propõe-se, nesta tese: um método de projecto de estimadores de presença de pontos de contorno baseado na utilização de equações integrais de Fredholm; um classificador não-linear que utiliza informação de pontos vizinhos para a tomada de decisão, e uma metodologia de agrupamento de pontos de contorno com crescimento iterativo com uma função de custo com suporte local. A metodologia de extracção das propriedades baseada na equação integral de Fredholm de primeira ordem permite uma análise unificadora de vários métodos previamente propostos na literatura sobre o assunto. O procedimento de classificação dos pontos de contorno baseia-se na análise das sequências ordenadas das amplitudes do gradiente na vizinhança do ponto de contorno. O procedimento é estudado com base nas funções densidade de distribuição das estatísticas ordenadas dos pontos de contorno vizinhos e na assunção de que os pontos de um mesmo contorno possuem distribuições ordenadas similares. A fase final da detecção de contornos é realizada com um procedimento de agrupamento de contornos em que se constrói uma hipótese de vizinhança para eventual crescimento do contorno e em que se estima o melhor ponto para agregação ao contorno. Os resultados experimentais para os métodos propostos são apresentados e analisados com imagens reais e sintéticas.