Um arcabouço para seleção e fusão de classificadores de padrão

Orientadores: Ricardo da Silva Torres, Anderson RochaTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de ComputaçãoResumo: O crescente aumento de dados visuais, seja pelo uso de inúmeras câmeras de vídeo monitoramento disponíveis ou pela popularização de dispositivos móveis que permitem pessoas criar, editar e compartilhar suas próprias imagens/vídeos, tem contribuído enormemente para a chamada ''big data revolution". Esta grande quantidade de dados visuais dá origem a uma caixa de Pandora de novos problemas de classificação visuais nunca antes imaginados. Tarefas de classificação de imagens e vídeos foram inseridos em diferentes e complexas aplicações e o uso de soluções baseadas em aprendizagem de máquina tornou-se mais popular para diversas aplicações. Entretanto, por outro lado, não existe uma ''bala de prata" que resolva todos os problemas, ou seja, não é possível caracterizar todas as imagens de diferentes domínios com o mesmo método de descrição e nem utilizar o mesmo método de aprendizagem para alcançar bons resultados em qualquer tipo de aplicação. Nesta tese, propomos um arcabouço para seleção e fusão de classificadores. Nosso método busca combinar métodos de caracterização de imagem e aprendizagem por meio de uma abordagem meta-aprendizagem que avalia quais métodos contribuem melhor para solução de um determinado problema. O arcabouço utiliza três diferentes estratégias de seleção de classificadores para apontar o menos correlacionados e eficazes, por meio de análises de medidas de diversidade. Os experimentos mostram que as abordagens propostas produzem resultados comparáveis aos famosos métodos da literatura para diferentes aplicações, utilizando menos classificadores e não sofrendo com problemas que afetam outras técnicas como a maldição da dimensionalidade e normalização. Além disso, a nossa abordagem é capaz de alcançar resultados eficazes de classificação usando conjuntos de treinamento muito reduzidosAbstract: The frequent growth of visual data, either by countless available monitoring video cameras or the popularization of mobile devices that allow each person to create, edit, and share their own images and videos have contributed enormously to the so called ''big-data revolution''. This shear amount of visual data gives rise to a Pandora box of new visual classification problems never imagined before. Image and video classification tasks have been inserted in different and complex applications and the use of machine learning-based solutions has become the most popular approach to several applications. Notwithstanding, there is no silver bullet that solves all the problems, i.e., it is not possible to characterize all images of different domains with the same description method nor is it possible to use the same learning method to achieve good results in any kind of application. In this thesis, we aim at proposing a framework for classifier selection and fusion. Our method seeks to combine image characterization and learning methods by means of a meta-learning approach responsible for assessing which methods contribute more towards the solution of a given problem. The framework uses three different strategies of classifier selection which pinpoints the less correlated, yet effective, classifiers through a series of diversity measure analysis. The experiments show that the proposed approaches yield comparable results to well-known algorithms from the literature on many different applications but using less learning and description methods as well as not incurring in the curse of dimensionality and normalization problems common to some fusion techniques. Furthermore, our approach is able to achieve effective classification results using very reduced training setsDoutoradoCiência da ComputaçãoDoutor em Ciência da Computaçã

Use of learning techniques for image classification and retrieval

Orientador: Ricardo da Silva TorresDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de ComputaçãoResumo: Técnicas de aprendizagem vêm sendo empregadas em diversas áreas de aplicação (medicina, biologia, segurança, entre outras). Neste trabalho, buscou-se avaliar o uso da técnica de Programação Genética (PG) em tarefas de recuperação e classificação de imagens. PG busca soluções ótimas inspirada pela teoria de seleção natural das espécies. Indivíduos mais aptos (melhores soluções) tendem a evoluir e se reproduzir nas gerações futuras. As principais contribuições deste trabalho são: implementação de um classificador de imagens utilizando PG para combinar evidencias visuais (descritores de imagens) e assim, obter melhores resultados com relação à eficácia de classificação; Comparação de PG com outras técnicas de aprendizagem em tarefas de recuperação de imagens por conteúdo; Uso de regras de associação para recuperação de imagensAbstract: Learning techniques have been used in several applications (medicine, biology, surveillance systems, e.g.) This work aims to evaluate the use of the Genetic Programming (GP) learning technique for image retrieval and classification tasks. This technique is a problem-solving system that follows principles of inheritance and evolution, inspired by the idea of Natural Selection. The space of all possible solutions is investigated using a set of optimization techniques that imitate the theory of evolution. The main contributions of this work are: proposal of classifier implementation using GP to combine visual evidences (image descriptors) to be used in image classification tasks; comparison of GP with other learning techniques in content-based image retrieval tasksMestradoRecuperação de InformaçãoMestre em Ciência da Computaçã