Descrição semântica de objetos em imagens baseada na Teoria dos Protótipos
| dc.creator | Omar Vidal Pino | |
| dc.date.accessioned | 2021-02-09T18:27:36Z | |
| dc.date.accessioned | 2025-09-08T23:02:18Z | |
| dc.date.available | 2021-02-09T18:27:36Z | |
| dc.date.issued | 2020-02-10 | |
| dc.description.abstract | This 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.sponsorship | CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico | |
| dc.description.sponsorship | FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais | |
| dc.description.sponsorship | CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior | |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/1843/34969 | |
| dc.language | por | |
| dc.publisher | Universidade Federal de Minas Gerais | |
| dc.rights | Acesso Aberto | |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/ | |
| dc.subject | Computação – Teses | |
| dc.subject | Teoria dos protótipos – Teses | |
| dc.subject | Aprendizado profundo – Teses | |
| dc.subject | Visão computacional – Teses | |
| dc.subject.other | Visão computacional | |
| dc.subject.other | Aprendizagem profunda | |
| dc.subject.other | Teoria dos Protótipos | |
| dc.subject.other | Efeitos prototípicos | |
| dc.subject.other | Descrição semântica | |
| dc.subject.other | Computer vision | |
| dc.subject.other | Deep learning | |
| dc.subject.other | Prototype Theory | |
| dc.subject.other | Prototypicality effects | |
| dc.subject.other | Semantic description | |
| dc.title | Descrição semântica de objetos em imagens baseada na Teoria dos Protótipos | |
| dc.title.alternative | Semantic description of objects in images based on Prototype Theory | |
| dc.type | Tese de doutorado | |
| local.contributor.advisor-co1 | Erickson Rangel do Nascimento | |
| local.contributor.advisor1 | Mario Fernando Montenegro Campos | |
| local.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/5792248901353552 | |
| local.contributor.referee1 | Anderson de Rezende Rocha | |
| local.contributor.referee1 | Wagner Meira Junior | |
| local.contributor.referee1 | Renato José Martins | |
| local.contributor.referee1 | Luiz Chaimowicz | |
| local.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/2898575142579291 | |
| local.description.resumo | Esta 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.orcid | https://orcid.org/0000-0002-9917-3838 | |
| local.publisher.country | Brasil | |
| local.publisher.department | ICX - DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO | |
| local.publisher.initials | UFMG | |
| local.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação |