Management of Scientific Images: An approach to the extraction, annotation and retrieval of figures in the field of High Energy Physics

El entorno de la información en la primera década del siglo XXI no tiene precedentes. Las barreras físicas que han limitado el acceso al conocimiento están desapareciendo a medida que los métodos tradicionales de acceso a información se reemplazan o se mejoran gracias al uso de sistemas basados en computador. Los sistemas digitales son capaces de gestionar colecciones mucho más grandes de documentos, confrontando a los usuarios de información con la avalancha de documentos asociados a su tópico de interés. Esta nueva situación ha creado un incentivo para el desarrollo de técnicas de minería de datos y la creación de motores de búsqueda más eficientes y capaces de limitar los resultados de búsqueda a un subconjunto reducido de los más relevantes. Sin embargo, la mayoría de los motores de búsqueda en la actualidad trabajan con descripciones textuales. Estas descripciones se pueden extraer o bien del contenido o a través de fuentes externas. La recuperación basada en el contenido no textual de documentos es un tema de investigación continua. En particular, la recuperación de imágenes y el desentrañar la información contenida en ellas están suscitando un gran interés en la comunidad científica. Las bibliotecas digitales se sitúan en una posición especial dentro de los sistemas que facilitan el acceso al conocimiento. Actúan como repositorios de documentos que comparten algunas características comunes (por ejemplo, pertenecer a la misma área de conocimiento o ser publicados por la misma institución) y como tales contienen documentos considerados de interés para un grupo particular de usuarios. Además, facilitan funcionalidades de recuperación sobre las colecciones gestionadas. Normalmente, las publicaciones científicas son las unidades más pequeñas gestionadas por las bibliotecas digitales científicas. Sin embargo, en el proceso de creación científica hay diferentes tipos de artefactos, entre otros: figuras y conjuntos de datos. Las figuras juegan un papel particularmente importante en el proceso de publicación científica. Representan los datos en una forma gráfica que nos permite mostrar patrones sobre grandes conjuntos de datos y transmitir ideas complejas de un modo fácilmente entendible. Los sistemas existentes para bibliotecas digitales facilitan el acceso a figuras, pero solo como parte de los ficheros sobre los que se serializa la publicación entera. El objetivo de esta tesis es proponer un conjunto de métodos ytécnicas que permitan transformar las figuras en productos de primera clase dentro del proceso de publicación científica, permitiendo que los investigadores puedan obtener el máximo beneficio a la hora de realizar búsquedas y revisiones de bibliografía existente. Los métodos y técnicas propuestos están orientados a facilitar la adquisición, anotación semántica y búsqueda de figuras contenidas en publicaciones científicas. Para demostrar la completitud de la investigación se han ilustrado las teorías propuestas mediante ejemplos en el campo de la Física de Partículas (también conocido como Física de Altas Energías). Para aquellos casos en los que se han necesitadoo en las figuras que aparecen con más frecuencia en las publicaciones de Física de Partículas: los gráficos científicos denominados en inglés con el término plots. Los prototipos que propuestas más detalladas han desarrollado para esta tesis se han integrado parcialmente dentro del software Invenio (1) para bibliotecas digitales, así como dentro de INSPIRE, una de las mayores bibliotecas digitales en Física de Partículas mantenida gracias a la colaboración de grandes laboratorios y centros de investigación como son el CERN, SLAC, DESY y Fermilab. 1). http://invenio-software.org

SILA: a system for scientific image analysis

A great deal of the images found in scientific publications are retouched, reused, or composed to enhance the quality of the presentation. In most instances, these edits are benign and help the reader better understand the material in a paper. However, some edits are instances of scientific misconduct and undermine the integrity of the presented research. Determining the legitimacy of edits made to scientific images is an open problem that no current technology can perform satisfactorily in a fully automated fashion. It thus remains up to human experts to inspect images as part of the peer-review process. Nonetheless, image analysis technologies promise to become helpful to experts to perform such an essential yet arduous task. Therefore, we introduce SILA, a system that makes image analysis tools available to reviewers and editors in a principled way. Further, SILA is the first human-in-the-loop end-to-end system that starts by processing article PDF files, performs image manipulation detection on the automatically extracted figures, and ends with image provenance graphs expressing the relationships between the images in question, to explain potential problems. To assess its efficacy, we introduce a dataset of scientific papers from around the globe containing annotated image manipulations and inadvertent reuse, which can serve as a benchmark for the problem at hand. Qualitative and quantitative results of the system are described using this dataset

Table-to-Text: Generating Descriptive Text for Scientific Tables from Randomized Controlled Trials

Unprecedented amounts of data have been generated in the biomedical domain, and the bottleneck for biomedical research has shifted from data generation to data management, interpretation, and communication. Therefore, it is highly desirable to develop systems to assist in text generation from biomedical data, which will greatly improve the dissemination of scientific findings. However, very few studies have investigated issues of data-to-text generation in the biomedical domain. Here I present a systematic study for generating descriptive text from tables in randomized clinical trials (RCT) articles, which includes: (1) an information model for representing RCT tables; (2) annotated corpora containing pairs of RCT table and descriptive text, and labeled structural and semantic information of RCT tables; (3) methods for recognizing structural and semantic information of RCT tables; (4) methods for generating text from RCT tables, evaluated by a user study on three aspects: relevance, grammatical quality, and matching. The proposed hybrid text generation method achieved a low bilingual evaluation understudy (BLEU) score of 5.69; but human review achieved scores of 9.3, 9.9 and 9.3 for relevance, grammatical quality and matching, respectively, which are comparable to review of original human-written text. To the best of our knowledge, this is the first study to generate text from scientific tables in the biomedical domain. The proposed information model, labeled corpora and developed methods for recognizing tables and generating descriptive text could also facilitate other biomedical and informatics research and applications