Image classification for a large number of object categories

L'increment de bases de dades que cada vegada contenen imatges més difícils i amb un nombre més elevat de categories, està forçant el desenvolupament de tècniques de representació d'imatges que siguin discriminatives quan es vol treballar amb múltiples classes i d'algorismes que siguin eficients en l'aprenentatge i classificació. Aquesta tesi explora el problema de classificar les imatges segons l'objecte que contenen quan es disposa d'un gran nombre de categories. Primerament s'investiga com un sistema híbrid format per un model generatiu i un model discriminatiu pot beneficiar la tasca de classificació d'imatges on el nivell d'anotació humà sigui mínim. Per aquesta tasca introduïm un nou vocabulari utilitzant una representació densa de descriptors color-SIFT, i desprès s'investiga com els diferents paràmetres afecten la classificació final. Tot seguit es proposa un mètode par tal d'incorporar informació espacial amb el sistema híbrid, mostrant que la informació de context es de gran ajuda per la classificació d'imatges. Desprès introduïm un nou descriptor de forma que representa la imatge segons la seva forma local i la seva forma espacial, tot junt amb un kernel que incorpora aquesta informació espacial en forma piramidal. La forma es representada per un vector compacte obtenint un descriptor molt adequat per ésser utilitzat amb algorismes d'aprenentatge amb kernels. Els experiments realitzats postren que aquesta informació de forma te uns resultats semblants (i a vegades millors) als descriptors basats en aparença. També s'investiga com diferents característiques es poden combinar per ésser utilitzades en la classificació d'imatges i es mostra com el descriptor de forma proposat juntament amb un descriptor d'aparença millora substancialment la classificació. Finalment es descriu un algoritme que detecta les regions d'interès automàticament durant l'entrenament i la classificació. Això proporciona un mètode per inhibir el fons de la imatge i afegeix invariança a la posició dels objectes dins les imatges. S'ensenya que la forma i l'aparença sobre aquesta regió d'interès i utilitzant els classificadors random forests millora la classificació i el temps computacional. Es comparen els postres resultats amb resultats de la literatura utilitzant les mateixes bases de dades que els autors Aixa com els mateixos protocols d'aprenentatge i classificació. Es veu com totes les innovacions introduïdes incrementen la classificació final de les imatges.

Model-based vehicle detection and classification using orthographic approximations

This paper reports the current state of work to simplify our previous model-based methods for visual tracking of vehicles for use in a real-time system intended to provide continuous monitoring and classification of traffic from a fixed camera on a busy multi-lane motorway. The main constraints of the system design were: (i) all low level processing to be carried out by low-cost auxiliary hardware, (ii) all 3-D reasoning to be carried out automatically off-line, at set-up time. The system developed uses three main stages: (i) pose and model hypothesis using 1-D templates, (ii) hypothesis tracking, and (iii) hypothesis verification, using 2-D templates. Stages (i) & (iii) have radically different computing performance and computational costs, and need to be carefully balanced for efficiency. Together, they provide an effective way to locate, track and classify vehicles.

Identifying management zones in agricultural fields using spatially constrained classification of soil and ancillary data

Site-specific management requires accurate knowledge of the spatial variation in a range of soil properties within fields. This involves considerable sampling effort, which is costly. Ancillary data, such as crop yield, elevation and apparent electrical conductivity (ECa) of the soil, can provide insight into the spatial variation of some soil properties. A multivariate classification with spatial constraint imposed by the variogram was used to classify data from two arable crop fields. The yield data comprised 5 years of crop yield, and the ancillary data 3 years of yield data, elevation and ECa. Information on soil chemical and physical properties was provided by intensive surveys of the soil. Multivariate variograms computed from these data were used to constrain sites spatially within classes to increase their contiguity. The constrained classifications resulted in coherent classes, and those based on the ancillary data were similar to those from the soil properties. The ancillary data seemed to identify areas in the field where the soil is reasonably homogeneous. The results of targeted sampling showed that these classes could be used as a basis for management and to guide future sampling of the soil.

A review and classification of the existing models of cyanobacteria

Bloom-forming and toxin-producing cyanobacteria remain a persistent nuisance across the world. Modelling of cyanobacteria in freshwaters is an important tool for understanding their population dynamics and predicting bloom occurrence in lakes and rivers. In this paper existing key models of cyanobacteria are reviewed, evaluated and classified. Two major groups emerge: deterministic mathematical and artificial neural network models. Mathematical models can be further subcategorized into those models concerned with impounded water bodies and those concerned with rivers. Most existing models focus on a single aspect such as the growth of transport mechanisms, but there are a few models which couple both.

Soft topographic map for clustering and classification of bacteria

In this work a new method for clustering and building a topographic representation of a bacteria taxonomy is presented. The method is based on the analysis of stable parts of the genome, the so-called “housekeeping genes”. The proposed method generates topographic maps of the bacteria taxonomy, where relations among different type strains can be visually inspected and verified. Two well known DNA alignement algorithms are applied to the genomic sequences. Topographic maps are optimized to represent the similarity among the sequences according to their evolutionary distances. The experimental analysis is carried out on 147 type strains of the Gammaprotebacteria class by means of the 16S rRNA housekeeping gene. Complete sequences of the gene have been retrieved from the NCBI public database. In the experimental tests the maps show clusters of homologous type strains and present some singular cases potentially due to incorrect classification or erroneous annotations in the database.