sébastien perin – dea pti
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Formalisation et OpérationalisationFormalisation et Opérationalisation
de Connaissances Graphiques pourde Connaissances Graphiques pour
l’Interopérabilité en l’Interopérabilité en
analyse d’image de document.analyse d’image de document.
Sébastien PERIN – DEA PTI
15 septembre 2004 Sébastien PERIN - DEA PTI 2/23
PlanPlan
1. Introduction à l’analyse de documents graphiques,
2. Extraction de primitives graphiques,
3. Formalisme et représentation des connaissances,
4. Formalisme adopté,
5. Contributions,
6. Mise en œuvre,
7. Conclusions et perspectives,
15 septembre 2004 Sébastien PERIN - DEA PTI 3/23
• L’analyse d’images de documents graphiques
• L’extraction de primitives graphiques en 3 étapes.
1.1. Introduction à l’analyse de documents Introduction à l’analyse de documents graphiquesgraphiques
ExtractionExtractionApproximationApproximationConstructionConstruction
ImageImagePrimitivesPrimitives
GraphiquesGraphiques
points, lignes, arcs, courbes
A
B
D
C
15 septembre 2004 Sébastien PERIN - DEA PTI 4/23
2.2. Extraction de primitives graphiques (1)Extraction de primitives graphiques (1)Étude bibliographiqueÉtude bibliographique
• Les techniques d’extraction bas niveau :
• Approximation– Ligne, cercle, courbe
[Rosin,West95]
• Construction d’objets
Squelette[Lam95]
[Tombre99]
Contour[Abl,Prid00]
Mailles[Vaxivière95]
Régions[Chen94][Cao00]
Plages[Burge98]
Segmentation d’objet[Su02], [Chen00]
Reconstruction de cercle[Hilaire01]
Appariement de contour[Ramel00], [Han94]
Suivi de trait[Dori99][Song03]
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2.2. Extraction de primitives graphiques (2)Extraction de primitives graphiques (2)
• Comparaison d’approches [Delalandre03]
1. Les objets manipulés proches
2. Traitements granulaires communs
3. Combinaisons: • évaluation d’approches,
• approches hybrides,
• coopération d’approches
Problématique : L’échange des connaissances Problématique : L’échange des connaissances graphiques permettant l’interopérabilité.graphiques permettant l’interopérabilité.
Analyse
Analyse
Reconnaissance 1
Reconnaissance 2
Comparaison
Analyse /Reconnaissance
ReconnaissanceConstruction
hybrideAnalyse /Reconnaissance
Analyse / Reconnaissance
Analyse Reconnaissance
15 septembre 2004 Sébastien PERIN - DEA PTI 6/23
3.3. Formalisme et représentation des Formalisme et représentation des connaissances (1)connaissances (1)
• Étude bibliographique :– Les différents types de formalismes [Kayser97] :
• À base de règles [Paulson99] (ex : Faire Action si Condition(s) )
• À base de frames [Minsky75] (ex: )
• À base de graphes [Lacomme03] (ex: )
• Orientés données (listes, matrices, …) [Lucas86]
– Représentations :• Formats [Wilkinson00]
• Langages de représentation [Kayser97]
j
ls.ptj
q
ac
j
jaccb
ls.pt
ls.pt
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3.3. Formalisme et représentation des Formalisme et représentation des connaissances (2)connaissances (2)
• Quelques formalismes et représentations des connaissances graphiques :
• Formalisme « vectoriel et graphe » est privilégié
FormalismeFormalisme ReprésentationReprésentation
[SVG-01] Vectoriel + listes Langage balisé XML
[DXF-80] Vectoriel + listes Format de données
[CGM-97] Vectoriel + graphes+ symbolique Format de données
[Ah Soon01] Vectoriel + règles+ symbolique Langage
[Allanic00] Vectoriel + graphes Format de données
[Hilaire01] Vectoriel + graphes …
[Pasternak95] Vectoriel + règles + symbolique Langage
[Ramel00] Vectoriel + graphes …
[Song02] Vectoriel + graphes …
Formalisme choisi pour l’interopérabilité est à base Formalisme choisi pour l’interopérabilité est à base d’une structure de graphesd’une structure de graphes
15 septembre 2004 Sébastien PERIN - DEA PTI 8/23
4.4. Le formalisme adopté (1)Le formalisme adopté (1)
• L’objet graphique :
– Les données :
• Les attributs graphiques :
– Les données :
mdogi ,
kj ogogddd ,...,,,..., 10
og
1og 3og2og nog
1ag
ag
3ag2ag nag mdagi ,
kj agagddd ,...,,,..., 10
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4.4. Le formalisme adopté (2)Le formalisme adopté (2)
• L’objet graphique :
– Primitives, listes, et graphes • Les listes :
• Les graphes :
• Formalisation des connaissances graphiques par des graphes relationnels attribués pyramidaux. [Jolion90]
glsppog n ,,,...,1
mn agagogogagogls ,...,,,...,, 11
mn eeogogeog ,...,,,...,, 00
agjie ,),(
jii ogogag , iji agogogf ,
15 septembre 2004 Sébastien PERIN - DEA PTI 10/23
4.4. Le formalisme adopté (3)Le formalisme adopté (3)
• Standard :– Objet graphique :
– Attribut graphique : ...,d,lbl,li,ag
.,..cbpt,l,ac,q,og
myxpt ,,
mptptptptcb ,,,, 4321
mptptl eb ,, mtptptptac ecb ,,,,
mptptptptq ,,,, 4321
pt
pt1 pt2
pt3pt4
ptb
ptepteptb
ptc
pt1
pt2 pt3
pt4
l
l =45 pt ptd=10
l
llbl=« détail »
li
ac
ac
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4.4. Le formalisme adopté (4)Le formalisme adopté (4)
• Exemple :
Image de départImage de départ
pt1
pt4
pt2
pt3
pt5 pt6
pt7pt8
l1
l2
l3
l4
l5
l6
l7
l8
l9
Plusieurs représentations possibles Plusieurs représentations possibles Aucune n’est privilégiée Aucune n’est privilégiée
Représentation 1Représentation 1Représentation 2Représentation 2Représentation 3Représentation 3Représentation 4Représentation 4Représentation 5Représentation 5
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4.4. Le formalisme adopté (5)Le formalisme adopté (5)
• Mécanisme d’externalisation des connaissances :
mdogi , tCgm ,Lecture/ÉcritureLecture/Écriture
Exemple avec un point :
<OPoint x= "10" y= "10" />
Exemple d’une ligne :
<OLine length="14.1421" direction="0.785398">
<OPoint x="10" y="10" />
<OPoint x="20" y="20" />
</OLine>
15 septembre 2004 Sébastien PERIN - DEA PTI 13/23
4.4. Le formalisme adopté (6)Le formalisme adopté (6)
• Mécanisme de requêtes élémentaire de type procédural, par le contenu et/ou par la structure appliqué aux graphes et/ou listes.
– Contenu : tests des types d’objet
– Structure : nombre d’objet, bouclage, etc.
• Exemple :
2,. Nbptlsrqi TraitementTraitementPolygonalisationPolygonalisation
ls.ptls.pt
ls.pt
j
ls.lj
q
ac
j
jaccb
ls.l
ls.l
j
ls.ptj
q
ac
j
jaccb
ls.pt
ls.pt
Substitution des Substitution des listes de points listes de points
par des listes de par des listes de ligneslignes
irq , ls.lls.l
ls.lsrq
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4.4. Le formalisme adopté (7)Le formalisme adopté (7)
• Le formalisme est codé en C++, basé sur la STL et la GTL, et s’appuie sur le polymorphisme, l’idiome de constructeur virtuel, chargement dynamique d’objet,
• 21 classes pour les objets et attributs graphiques, 7 classes pour les traitements,
• 56 fichiers 130 Ko de code.
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5.5. Contributions (1)Contributions (1)
• Introduction :
– La librairie de modélisation l’échange de connaissances graphiques
– Développement plate forme de traitement basé sur la librairie modélisation :
• l’extraction de primitives graphiques
• la combinaison des différentes méthodes
– Présentation des traitement de la plate forme :
• Polygonalisation
• Appariement de contours
• Construction de courbes
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5.5. Contributions (2)Contributions (2)PolygonalisationPolygonalisation
• « La corde » [Douglas,Peucker73].• Entrée : liste de points et seuil• Sortie : Liste de lignes.
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5.5. Contributions (3)Contributions (3)PolygonalisationPolygonalisation
• Le « split & merge » [Pavlidis, Horowitz74] , ou division-fusion.• Entrée : liste de points et seuil• Sortie : Liste de lignes.
• Élimination des parasites
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5.5. Contributions (4)Contributions (4)Appariement de contoursAppariement de contours
• L’algorithme d’appariement de contours [Han94] se décompose en 5 étapes :– Test d’appariement (critères : vecteurs non-connectés, de
sens opposés, superposition de leurs projections axiales) – Calcul de ces 3 critères logiques– Filtrage des « appariements éloignés »– Tri logique des propositions d’appariement– Appariement
• Construction de quadrilatères.[Ramel00]
ContourContour QuadrilatèresQuadrilatères
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5.5. Contributions (5)Contributions (5)Construction de courbesConstruction de courbes
• Interpolation par des courbes de Bézier [Zorin02].
• Interpolation par des courbes de Bézier cubiques :
P(t) = (1-t)3.P0+3.t.(1-t)².P1+3.t².(1-t).P2+t3.P3.
– Intérêt technologique : courbures, portage vers SVG.
)()(,
0
ttP BP ni
n
ii
)1()(
, ttCBinii
nnit
)!(!
!ini
nCi
n
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5.5. Contributions (6)Contributions (6)
• Le système repose sur une plate forme de traitement s’appuyant sur la modélisation
• En langage C++
• 39 fichiers 45 Ko de code
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6.6. Mise en Mise en œœuvreuvre (1)(1)Exemple 1Exemple 1
ExtractionExtraction
• La mise en œuvre repose sur la chaîne de traitements suivante :
• De l’image originale l’extraction donne des listes de point, des points isolés et des jonctions potentielles.
PolygonalisationPolygonalisationConstruction Construction
de courbesde courbes
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6.6. Mise en Mise en œœuvre (2)uvre (2)Exemple 1Exemple 1
• Listes de points
• La polygonalisationremplace par des listes de lignes
• Les listes de lignes sont remplacéespar des listes de courbe
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6.6. Mise en Mise en œœuvre (3)uvre (3)Exemple 2Exemple 2
• Approche contour
Contour
VectorisationVectorisation
ConstructionConstruction
QuadrilatèresQuadrilatères
Effet de bordsEffet de bords
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7.7. Conclusions et PerspectivesConclusions et Perspectives
• Conclusions :– L’objectif est atteint : les connaissances graphiques peuvent
circuler entre traitements l’interopérabilité– Les traitements possibles sont :
• La corde• Le Split & Merge• Appariement de contour• Interpolation par courbe de Bézier
• Perspectives :– Formaliser l’approche à base de requêtes (langage de
requête par la structure « XPath, RDF-QL »)– Développer la plate forme de traitementsPour :
• Permettre des scénarios pour la combinaison des traitements pour l’extraction de primitives graphiques
15 septembre 2004 Sébastien PERIN - DEA PTI
Bibliographie (1)Bibliographie (1)
1. [Lam95] L. Lam and C.Y. Suen, An Evaluation of Parallel Thinning Algorithms for Character Recognition, 19952. [Tombre99] K. Tombre and C. Ah-Soon and P. Dosch and G. Masini and S.Tabbone, Stable and Robust
Vectorization : How to Make the Right Choices, 19993. [Abl&Prid00] S. Ablameyko and T.P. Pridmore, Machine Interpretation of Line Drawing Images, 20004. [Dori99] D. Dori, Sparse Pixel Vectorisation : An Algorithm and its Performance Evaluation, 19995. [Song03] J. Song and M.R. Lyu and M. Cai and and S. Cai, Graphic Object Recognition from Binary Images: a
Survey and an Integrated Paradigm, 20036. [Burge98] M. Burge and W.G. Kropatsh, A Minimal Line Property Preserving Representation of Line Images,
19987. [Chen94] Y.S. Chen, Segmentation and Association Among Lines and Junctions for a Line Image, 19948. [Cao00] R. Cao and C.L. Tan, A Model of Stroke Extraction from Chinese Character Images, 20009. [Vaxivière95] P. Vaxivière and K. Tombre, Subsampling : A Structural Approach to Technical Document
Vectorisation, 199510. [Su02] Y.M. Su and J.F Wang, A Learning Process to the Identification of Feature Points on Chinese Characters,
200211. [Chen00] J. Chen and Y. Sato and S. Tamura, Orientation Space Filtering for Multiple Orientation Line
Segmentation, 200012. [Rosin,West95] P.L. Rosin and G.A.W. West, Nonparametric Segmentation of Curves Into Various
Representations, 199513. [Hilaire01] X. Hilaire, Ranvec and the Arc Segmentation Contest, 200114. [Ramel00] J.Y. Ramel, N. Vincent, H Emptoz, A structural representation for understanding line-drawing images,
2000.15. [Han94] C.C. Han, K.C. Fahn, Skeleton generation of engineering drawings via contour matching, 1994.
Références
15 septembre 2004 Sébastien PERIN - DEA PTI
Bibliographie (2)Bibliographie (2)
16. [Delalandre03] M. Delalandre, E. Trupin, J.M. Ogier, Local Structural Analysis: a Primer, GREC 2003
17. [Kayser97] D. Kayser, La Représentation des Connaissances, 1997
18. [Paulson99] L.C. Paulson, Logic and Proof, 1999
19. [Minsky75] Minsky, 1975
20. [Lacomme03] P. Lacomme, Algorithmes de Graphes, 2003
21. Lucas86] M. Lucas, Algorithmes et Représentation des Données, 1986
22. [Wilkinson00] L. Wilkinson, D.J. Rope, D.B. Carr, M.A. Rubin, The Language of Graphics, 2000
23. [AhSoon01] C. Ah-Soon, K. Tombre, Architectural Symbol Recognition Using a Network of Constraints, 2001
24. [Allanic00] H. Allanic, E. Petit, M. Villalon, F. Lopes, Un Outil d'Interprétation d'Image Basé sur un Modèle Vectoriel Topologique, 2000
25. [Pasternak95] B. Pasternak and B. Neumann, The Role of Taxonomy in Drawing Interpretation, 1995
26. [Song02] J. Song, F. Su, C. Tai, S. Cai, An Object-Oriented Progressive-Simplification based Vectorisation System for Engineering Drawings: Model, Algorithm and Performance, 2002
27. [Jolion90] J.M. Jolion, Analyse d’images : Le modèle pyramidale, Traitement du signal, vol. 7, 5-17, 1990.
28. [Douglas,Peucker73] D. H. Douglas, T. K. Peucker, Algorithm for the reduction of the number of points required to represent a digitized line or its caricature. Can. Cartographer 10(2), 112-122, 1973.
29. [Pavlidis,Horowitz74] T. Pavlidis, S. L. Horowitz, Segmentation of plane curve, IEEE Transactions on Computers, vol. C-23, 1974, 860-870.
30. [Zorin02] D. Zorin, Bezier Curves and B-splines, Blossoming, 2002.
Références
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