Descrição semântica de objetos em imagens baseada na Teoria dos Protótipos

dc.creatorOmar Vidal Pino
dc.date.accessioned2021-02-09T18:27:36Z
dc.date.accessioned2025-09-08T23:02:18Z
dc.date.available2021-02-09T18:27:36Z
dc.date.issued2020-02-10
dc.description.abstractThis research aims to build a model for semantic description of objects based on features detected in images. We introduce a novel semantic description approach inspired on the Prototype Theory foundations. Inspired by the human approach used for representing categories, we propose a novel Computational Prototype Model (CPM) that encodes and stores the central semantic meaning of the object’s category: the semantic prototype. Our CPM model is used to represent and construct the semantic prototypes of object categories using Convolutional Neural Networks (CNN). The proposed Prototype-based Description Model uses the CPM model to describe an object highlighting its most distinctive features within the category. Our Global Semantic Descriptor (GSDP) builds discriminative, low-dimensional and semantically interpretable signatures that encode the semantic information of the objects using the constructed semantic prototypes. Our semantic descriptor use the proposed Prototypical Similarity Layer (PS-Layer) to retrieves the category prototype using the principle of categorization based on prototypes. In our experiments, using publicly available datasets, we show that: i) the proposed CPM model adequately simulates the internal semantic structure of the categories; ii) the proposed semantic distance metric can be understood as the object typicality score within a category; iii) our semantic classification method based on prototypes can improve the performance and interpretation of CNN classification models; iv) our semantic descriptor encoding ignificantly outperforms others state-of-the-art image global encoding in clustering and classification tasks.
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
dc.description.sponsorshipFAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/34969
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/
dc.subjectComputação – Teses
dc.subjectTeoria dos protótipos – Teses
dc.subjectAprendizado profundo – Teses
dc.subjectVisão computacional – Teses
dc.subject.otherVisão computacional
dc.subject.otherAprendizagem profunda
dc.subject.otherTeoria dos Protótipos
dc.subject.otherEfeitos prototípicos
dc.subject.otherDescrição semântica
dc.subject.otherComputer vision
dc.subject.otherDeep learning
dc.subject.otherPrototype Theory
dc.subject.otherPrototypicality effects
dc.subject.otherSemantic description
dc.titleDescrição semântica de objetos em imagens baseada na Teoria dos Protótipos
dc.title.alternativeSemantic description of objects in images based on Prototype Theory
dc.typeTese de doutorado
local.contributor.advisor-co1Erickson Rangel do Nascimento
local.contributor.advisor1Mario Fernando Montenegro Campos
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5792248901353552
local.contributor.referee1Anderson de Rezende Rocha
local.contributor.referee1Wagner Meira Junior
local.contributor.referee1Renato José Martins
local.contributor.referee1Luiz Chaimowicz
local.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/2898575142579291
local.description.resumoEsta pesquisa tem como objetivo propor um modelo para a descrição semântica das características de objetos a partir de imagens. Apresenta-se uma nova abordagem de descrição semântica de objetos fundamentada na Teoria dos Protótipos. Propõe-se o Modelo Computacional do Protótipo (CPM) para codificar e armazenar o significado semântico central (protótipo semântico) das categorias de objetos. O modelo CPM é utilizado para representar e construir os protótipos semânticos das categorias de objetos usando as Redes Neuronais Convolucionais (CNN). Propõe-se um Modelo de Descrição Semântica baseado em Protótipos que usa o modelo CPM proposto para descrever objetos de maneira a destacar as características que os distinguem dentro de uma categoria.O Descritor Semântico Global proposto (GSDP) constrói assinaturas discriminativas, de baixa dimensionalidade, interpretáveis e que codificam a informação semântica dos objetos por meio dos protótipos semânticos construídos. O descritor semântico GSDP usa a Camada de Similaridade Prototípica (PS-Layer) proposta para recuperar o protótipo correspondente à categoria de interesse usando o princípio de categorização baseado em protótipos. Os experimentos realizados utilizando conjuntos de dados de domínio público mostraram que: i) o modelo CPM proposto simula adequadamente a estrutura interna das categorias; ii) a métrica de distância proposta apresenta poder expressivo para capturar a tipicidade do objeto dentro da categoria; iii) a classificação semântica baseada em protótipos pode melhorar o desempenho dos modelos CNN de classificação; iv) a codificação do descritor semântico proposto é semanticamente interpretável e supera significativamente em desempenho outras codificações globais de imagem em tarefas de agrupamento e classificação.
local.identifier.orcidhttps://orcid.org/0000-0002-9917-3838
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentICX - DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência da Computação

Arquivos

Pacote original

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Carregando...
Imagem de Miniatura
Nome:
PhDThesis_DCC2020_OmarVidalPino_library.pdf
Tamanho:
76.72 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format

Licença do pacote

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Carregando...
Imagem de Miniatura
Nome:
license.txt
Tamanho:
2.07 KB
Formato:
Plain Text
Descrição: