Comparison of Local Feature Detectors and Descriptors for Visual Object Categorization

Local features are used in many computer vision tasks including visual object categorization, content-based image retrieval and object recognition to mention a few. Local features are points, blobs or regions in images that are extracted using a local feature detector. To make use of extracted local features the localized interest points are described using a local feature descriptor. A descriptor histogram vector is a compact representation of an image and can be used for searching and matching images in databases. In this thesis the performance of local feature detectors and descriptors is evaluated for object class detection task. Features are extracted from image samples belonging to several object classes. Matching features are then searched using random image pairs of a same class. The goal of this thesis is to find out what are the best detector and descriptor methods for such task in terms of detector repeatability and descriptor matching rate.

Local Features in Image and Video Processing - Object Class Matching and Video Shot Detection

The usage of digital content, such as video clips and images, has increased dramatically during the last decade. Local image features have been applied increasingly in various image and video retrieval applications. This thesis evaluates local features and applies them to image and video processing tasks. The results of the study show that 1) the performance of different local feature detector and descriptor methods vary significantly in object class matching, 2) local features can be applied in image alignment with superior results against the state-of-the-art, 3) the local feature based shot boundary detection method produces promising results, and 4) the local feature based hierarchical video summarization method shows promising new new research direction. In conclusion, this thesis presents the local features as a powerful tool in many applications and the imminent future work should concentrate on improving the quality of the local features.

Sensory profile of Italian salami with coriander (Coriandrum sativum L.) essential oil

The descriptive terminology and sensory prolife of four samples of Italian salami were determined using a methodology based on the Quantitative Descriptive Analysis (QDA). A sensory panel consensually defined sensory descriptors, their respective reference materials, and the descriptive evaluation ballot. Twelve individuals were selected as judges and properly trained. They used the following criteria: discriminating power, reproducibility, and individual consensus. Twelve descriptors were determined showing similarities and differences among the Italian salami samples. Each descriptor was evaluated using a 10 cm non-structured scale. The data were analyzed by ANOVA, Tukey test, and the Principal Component Analysis (PCA). The salami with coriander essential oil (T3) had lower rancid taste and rancid odor, whereas the control (T1) showed high values of these sensory attributes. Regarding brightness, T4 showed the best result. For the other attributes, T1, T2, T3, and T4 were similar.

Chemical pattern of brazilian apples: a chemometric approach based on the Fuji and Gala varieties

The chemical composition of apple juices may be used to discriminate between the varieties for consumption and those for raw material. Fuji and Gala have a chemical pattern that can be used for this classification. Multivariate methods correlate independent continuous chemical descriptors with the categorical apple variety. Three main descriptors of apple juice were selected: malic acid, total reducing sugar and total phenolic compounds. A chemometric approach, employing PCA and SIMCA, was used to classify apple juice samples. PCA was performed with 24 juices from Fuji and Gala, and SIMCA, with 15 juices. The exploratory and predictive models recognized 88% and 64%, respectively, as belonging to a mixed domain. The apple juice from commercial fruits shows a pattern related to cv. Fuji and Gala with boundaries from 0.18 to 0.389 g.100 mL-1 (malic acid), from 8.65 to 15.18 g.100 mL-1 (total reducing sugar) and from 100 to 400 mg.L-1 (total phenolic compounds), but such boundaries were slightly shorter in the remaining set of commercial apple juices, specifically from 0.16 to 0.36 g.100 mL-1, from 9.25 to 15.5 g.100 mL-1 and from 180 to 606 mg.L-1 for acidity, reducing sugar and phenolic compounds, respectively, representing the acid, sweet and bitter tastes.

Morphological characterization with image analysis of cocoa beverage powder agglomerated with steam

In this study, the morphological characteristics of cocoa beverage powder granules under minimal, average, and maximal process conditions of a steam agglomerator were studied. a stereoscopic microscope coupled to a digital camera was used for the morphological analysis. The images were analyzed to obtain shape and size descriptors. aiming to evaluate the descriptors, 150 particles were analyzed. The results showed that there was no difference between the shape descriptors - compacity, circularity, roughness, and aspect ratio - in the operating conditions evaluated. It was observed that the cocoa beverage powder granules are elongated in shape. The size descriptors, area, perimeter, perimeter of convex bounding polygon, minimal and maximal Feret diameter, were different in the process conditions for the granules of size above 600 μm. as for the minimal process conditions, especially due to low solid feed rates, there is an increase in the size descriptor values. In addition, under the minimum process conditions, in which there is low solid feed rate (400g/min) for a steam pressure of 1.0 bar, it was obtained a good granular condition with retention of 81.1% of granules on sieves with aperture size between 300 and 1190 μm.

Étude comparative du vocabulaire de description de la danse dans les archives et du vocabulaire de représentation de la danse dans la littérature

Notre recherche s’insère dans la mouvance des humanités numériques; nous y faisons dialoguer les arts et les sciences de l’information. Depuis quelques décennies, la danse est un sujet d’études et de recherche à part entière. Il devient donc nécessaire de mieux décrire la danse dans les archives, sachant que la description en amont influe grandement sur l’accès en aval. Les méthodes d’extraction automatique de connaissances nous semblent offrir de nouvelles possibilités. L’objectif de notre recherche est de contribuer au développement d’outils de gestion de l’information dans les archives de la danse en comparant un vocabulaire de description de la danse dans les archives et un vocabulaire de représentation de la danse dans la littérature, recueilli grâce à des méthodes d’extraction automatique de connaissances, pour en distinguer une possible complémentarité, particulièrement en ce qui a trait au vocabulaire de l’expérience esthétique. D’abord, nous analysons un vocabulaire de description de la danse dans les archives. Nous décrivons certains outils de description des archives de la danse et nous analysons le thésaurus de descripteurs Collier. Nous constatons que le vocabulaire de description de la danse dans les archives ne semble pas prendre en compte l’expérience esthétique. Ensuite, nous analysons un vocabulaire de représentation de la danse dans la littérature. Un vocabulaire structuré de l’expérience esthétique de la danse moderne est ainsi extrait d’un corpus de textes de l’écrivain français Stéphane Mallarmé et analysé. Puis nous comparons les deux vocabulaires afin d'en distinguer la complémentarité quant à la description de l’expérience esthétique. Nous formulons une première suggestion d’amélioration de certains thésaurus employés dans les archives de la danse : un thésaurus au vocabulaire essentiellement factuel, comme le thésaurus de descripteurs Collier, peut être enrichi de termes à propos de l’expérience esthétique. Le vocabulaire de représentation de la danse dans la littérature est jusqu’à un certain point complémentaire au vocabulaire de description de l’expérience esthétique de la danse dans les archives. Nous menons ainsi une première expérimentation qui justifie en partie la pertinence de certaines méthodes d’extraction de connaissances dans le développement et la maintenance de ressources documentaires pour le domaine des arts d’interprétation tels que la danse.

Conceptualisation et communication des nuances de timbre à la guitare classique

La version intégrale de cette thèse est disponible uniquement pour consultation individuelle à la Bibliothèque de musique de l’Université de Montréal (www.bib.umontreal.ca/MU).

Étude de cas sur l’ajout de vecteurs d’enregistrements typés dans Gambit Scheme

Dans le but d’optimiser la représentation en mémoire des enregistrements Scheme dans le compilateur Gambit, nous avons introduit dans celui-ci un système d’annotations de type et des vecteurs contenant une représentation abrégée des enregistrements. Ces derniers omettent la référence vers le descripteur de type et l’entête habituellement présents sur chaque enregistrement et utilisent plutôt un arbre de typage couvrant toute la mémoire pour retrouver le vecteur contenant une référence. L’implémentation de ces nouvelles fonctionnalités se fait par le biais de changements au runtime de Gambit. Nous introduisons de nouvelles primitives au langage et modifions l’architecture existante pour gérer correctement les nouveaux types de données. On doit modifier le garbage collector pour prendre en compte des enregistrements contenants des valeurs hétérogènes à alignements irréguliers, et l’existence de références contenues dans d’autres objets. La gestion de l’arbre de typage doit aussi être faite automatiquement. Nous conduisons ensuite une série de tests de performance visant à déterminer si des gains sont possibles avec ces nouvelles primitives. On constate une amélioration majeure de performance au niveau de l’allocation et du comportement du gc pour les enregistrements typés de grande taille et des vecteurs d’enregistrements typés ou non. De légers surcoûts sont toutefois encourus lors des accès aux champs et, dans le cas des vecteurs d’enregistrements, au descripteur de type.

Analyse de maillages surfaciques par construction et comparaison de modèles moyens et par décomposition par graphes s’appuyant sur les courbures discrètes : application à l’étude de la cornée humaine

Réalisé en cotutelle avec Aix Marseille Université.

Une nouvelle méthode pour estimer la torsion géométrique en scoliose idiopathique de l’adolescent

La scoliose idiopathique de l’adolescent (SIA) est une déformation tridimensionnelle (3D) de la colonne vertébrale. Pour la plupart des patients atteints de SIA, aucun traitement chirurgical n’est nécessaire. Lorsque la déformation devient sévère, un traitement chirurgical visant à réduire la déformation est recommandé. Pour déterminer la sévérité de la SIA, l’imagerie la plus utilisée est une radiographie postéroantérieure (PA) ou antéro-postérieure (AP) du rachis. Plusieurs indices sont disponibles à partir de cette modalité d’imagerie afin de quantifier la déformation de la SIA, dont l’angle de Cobb. La conduite thérapeutique est généralement basée sur cet indice. Cependant, les indices disponibles à cette modalité d’imagerie sont de nature bidimensionnelle (2D). Celles-ci ne décrivent donc pas entièrement la déformation dans la SIA dû à sa nature tridimensionnelle (3D). Conséquemment, les classifications basées sur les indices 2D souffrent des mêmes limitations. Dans le but décrire la SIA en 3D, la torsion géométrique a été étudiée et proposée par Poncet et al. Celle-ci mesure la tendance d’une courbe tridimensionnelle à changer de direction. Cependant, la méthode proposée est susceptible aux erreurs de reconstructions 3D et elle est calculée localement au niveau vertébral. L’objectif de cette étude est d’évaluer une nouvelle méthode d’estimation de la torsion géométrique par l’approximation de longueurs d’arcs locaux et par paramétrisation de courbes dans la SIA. Une première étude visera à étudier la sensibilité de la nouvelle méthode présentée face aux erreurs de reconstructions 3D du rachis. Par la suite, deux études cliniques vont présenter la iv torsion géométrique comme indice global et viseront à démontrer l’existence de sous-groupes non-identifiés dans les classifications actuelles et que ceux-ci ont une pertinence clinique. La première étude a évalué la robustesse de la nouvelle méthode d’estimation de la torsion géométrique chez un groupe de patient atteint de la SIA. Elle a démontré que la nouvelle technique est robuste face aux erreurs de reconstructions 3D du rachis. La deuxième étude a évalué la torsion géométrique utilisant cette nouvelle méthode dans une cohorte de patient avec des déformations de type Lenke 1. Elle a démontré qu’il existe deux sous-groupes, une avec des valeurs de torsion élevées et l’autre avec des valeurs basses. Ces deux sous-groupes possèdent des différences statistiquement significatives, notamment au niveau du rachis lombaire avec le groupe de torsion élevée ayant des valeurs d’orientation des plans de déformation maximales (PMC) en thoraco-lombaire (TLL) plus élevées. La dernière étude a évalué les résultats chirurgicaux de patients ayant une déformation Lenke 1 sous-classifiées selon les valeurs de torsion préalablement. Cette étude a pu démontrer des différences au niveau du PMC au niveau thoraco-lombaire avec des valeurs plus élevées en postopératoire chez les patients ayant une haute torsion. Ces études présentent une nouvelle méthode d’estimation de la torsion géométrique et présentent cet indice quantitativement. Elles ont démontré l’existence de sous-groupes 3D basés sur cet indice ayant une pertinence clinique dans la SIA, qui n’étaient pas identifiés auparavant. Ce projet contribue dans la tendance actuelle vers le développement d’indices 3D et de classifications 3D pour la scoliose idiopathique de l’adolescent.

Noninvasive Clinical Assessment of Trunk Deformities Associated With Scoliosis

Besides the spinal deformity, scoliosis modifies notably the general appearance of the trunk resulting in trunk rotation, imbalance, and asymmetries that constitutes patients' major concern. Existing classifications of scoliosis, based on the type of spinal curve as depicted on radiographs, are currently used to guide treatment strategies. Unfortunately, even though a perfect correction of the spinal curve is achieved, some trunk deformities remain, making patients dissatisfied with the treatment received. The purpose of this study is to identify possible shape patterns of trunk surface deformity associated with scoliosis. First, trunk surface is represented by a multivariate functional trunk shape descriptor based on 3-D clinical measurements computed on cross sections of the trunk. Then, the classical formulation of hierarchical clustering is adapted to the case of multivariate functional data and applied to a set of 236 trunk surface 3-D reconstructions. The highest internal validity is obtained when considering 11 clusters that explain up to 65% of the variance in our dataset. Our clustering result shows a concordance with the radiographic classification of spinal curves in 68% of the cases. As opposed to radiographic evaluation, the trunk descriptor is 3-D and its functional nature offers a compact and elegant description of not only the type, but also the severity and extent of the trunk surface deformity along the trunk length. In future work, new management strategies based on the resulting trunk shape patterns could be thought of in order to improve the esthetic outcome after treatment, and thus patients satisfaction.

Non-invasive quantitative assessment of scoliosis spinal surgery outcome

Improving the appearance of the trunk is an important goal of scoliosis surgical treatment, mainly in patients' eyes. Unfortunately, existing methods for assessing postoperative trunk appearance are rather subjective as they rely on a qualitative evaluation of the trunk shape. In this paper, an objective method is proposed to quantify the changes in trunk shape after surgery. Using a non-invasive optical system, the whole trunk surface is acquired and reconstructed in 3D. Trunk shape is described by two functional measurements spanning the trunk length: the lateral deviation and the axial rotation. To measure the pre and postoperative differences, a correction rate is computed for both measurements. On a cohort of 36 scoliosis patients with the same spinal curve type who underwent the same surgical approach, surgery achieved a very good correction of the lateral trunk deviation (median correction of 76%) and a poor to moderate correction of the back axial rotation (median correction of 19%). These results demonstrate that after surgery, patients are still confronted with residual trunk deformity, mainly a persisting hump on the back. That can be explained by the fact that current scoliosis assessment and treatment planning are based solely on radiographic measures of the spinal deformity and do not take trunk deformity into consideration. It is believed that with our novel quantitative trunk shape descriptor, clinicians and surgeons can now objectively assess trunk deformity and postoperative shape and propose new treatment strategies that could better address patients' concern about their appearance. © (2013) COPYRIGHT Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE). Downloading of the abstract is permitted for personal use only.

Development of Shape Descriptors Based on Legendre Polynomials and Content-Based Retrieval of Scoliosis Images

The wealth of information available freely on the web and medical image databases poses a major problem for the end users: how to find the information needed? Content –Based Image Retrieval is the obvious solution.A standard called MPEG-7 was evolved to address the interoperability issues of content-based search.The work presented in this thesis mainly concentrates on developing new shape descriptors and a framework for content – based retrieval of scoliosis images.New region-based and contour based shape descriptor is developed based on orthogonal Legendre polymomials.A novel system for indexing and retrieval of digital spine radiographs with scoliosis is presented.

CBIR Using Local and Global Properties of Image Sub-blocks

This paper proposes a content based image retrieval (CBIR) system using the local colour and texture features of selected image sub-blocks and global colour and shape features of the image. The image sub-blocks are roughly identified by segmenting the image into partitions of different configuration, finding the edge density in each partition using edge thresholding, morphological dilation and finding the corner density in each partition. The colour and texture features of the identified regions are computed from the histograms of the quantized HSV colour space and Gray Level Co- occurrence Matrix (GLCM) respectively. A combined colour and texture feature vector is computed for each region. The shape features are computed from the Edge Histogram Descriptor (EHD). Euclidean distance measure is used for computing the distance between the features of the query and target image. Experimental results show that the proposed method provides better retrieving result than retrieval using some of the existing methods

A Sub-block Based Image Retrieval Using Modified Integrated Region Matching.

This paper proposes a content based image retrieval (CBIR) system using the local colour and texture features of selected image sub-blocks and global colour and shape features of the image. The image sub-blocks are roughly identified by segmenting the image into partitions of different configuration, finding the edge density in each partition using edge thresholding, morphological dilation. The colour and texture features of the identified regions are computed from the histograms of the quantized HSV colour space and Gray Level Co- occurrence Matrix (GLCM) respectively. A combined colour and texture feature vector is computed for each region. The shape features are computed from the Edge Histogram Descriptor (EHD). A modified Integrated Region Matching (IRM) algorithm is used for finding the minimum distance between the sub-blocks of the query and target image. Experimental results show that the proposed method provides better retrieving result than retrieval using some of the existing methods