Ανάπτυξη και υλοποίηση νέων τεχνικών ανάκτησης εικόνων με τη χρήση πληροφορίας χρώματος

Abstract

Recent years have witnessed the rapid growth of digital images due to the increasing power of computing and the fast development of the Internet. Because of this tremendous increase of digital images, there is an urgent need of image content description to facilitate automatic retrieval. A new multimedia application, called content based image retrieval (CBIR) has come into being to address this urgent issue. In CBIR, an image is described by several low level image features, such as color, texture, shape or the combination of these features. This thesis investigates color based image retrieval techniques which are implemented in both software and hardware using FPGAs. Color is an important low level image feature for other applications as well such as computer vision and image processing in general. The systems which were developed include simple techniques such as the combination of low-level features but also artificial intelligence methods such as fuzzy logic, cellular automata and artificial ant colonies. A precision increase was achieved in all cases in respect to other contemporary methods. Moreover, in order to achieve an increase in speed, a hardware implementation of the systems using FPGAs was proposed, as well as an image retrieval application using Peer to Peer (P2P) networks

Τα τελευταία χρόνια έχουν βεβαιώσει την ραγδαία αύξηση των ψηφιακών εικόνων λόγω της αυξανόμενης δύναμης των υπολογιστών και της ταχείας ανάπτυξης του Διαδικτύου. Λόγω αυτής της τεράστιας αύξησης των ψηφιακών εικόνων, υπάρχει μια επείγουσα ανάγκη για την ανάπτυξη των περιγραφέων του περιεχομένου μιας εικόνας ώστε να διευκολυνθεί η αυτόματη ανάκτηση. Μια νέα εφαρμογή πολυμέσων, αποκαλούμενη ανάκτηση εικόνων βασισμένη στο περιεχόμενο (CBIR) έχει αναδειχθεί ώστε να αντιμετωπιστεί αυτό το επείγον ζήτημα. Στην CBIR, μια εικόνα περιγράφεται από διάφορα χαρακτηριστικά χαμηλού επιπέδου, όπως το χρώμα, την υφή, το σχήμα ή τον συνδυασμό αυτών. Αυτή η διατριβή ερευνά τις τεχνικές ανάκτησης εικόνων με κριτήριο κατά βάση το χρώμα οι οποίες υλοποιήθηκαν τόσο σε λογισμικό επίπεδο, όσο και σε υλικό με τη χρήση FPGA. Το χρώμα είναι ένα σημαντικό χαρακτηριστικό χαμηλού επιπέδου και για άλλες εφαρμογές όπως η όραση μηχανών και η επεξεργασία εικόνας. Τα συστήματα που αναπτυχτήκαν περιλαμβάνουν απλές τεχνικές όπως είναι ο συνδυασμός χαρακτηριστικών χαμηλού επιπέδου αλλά και ευφυείς τεχνικές όπως αυτές της ασαφούς λογικής, των κυψελιδωτών αυτόματων και της τεχνητής αποικίας μυρμηγκιών. Σε κάθε περίπτωση επιτεύχθηκε αύξηση της ακρίβειας της ανάκτησης σε σχέση με άλλες σύγχρονες μεθόδους. Επιπλέον, προκειμένου να επιτευχθεί αύξηση της ταχύτητας, τα συστήματα υλοποιήθηκαν σε υλικό (FPGA), όπως επίσης προτάθηκε και μια εφαρμογή ανάκτησης εικόνων στα διομότιμα (P2P) δίκτυα.