Ανάκτηση τρισδιάστατων δεδομένων βάσει περιεχομένου και mpeg-7 μεταδεδομένων

Abstract

Nowadays, 3D content based retrieval is an active research field. The evolution of 3D computer graphics accelarators and the progress of 3D digitization systems resulted an increase in the number of artefact’s digital replicas. It is a fact that 3D digitization is a common practice in the cultural heritage domain. The objective of this thesis is to investigate the application of 3D content based retrieval mechanisms in the area of pottery. Automating the procedure of matching vessel’s morphological features may lead to an important software tool that will enhance the research performed by archaeologists and ceramic researcher. To this end, a calibrated ground truth database with 3D vessels has been created. The database can be accessed though a prototype Web-based 3D content based retrieval search engine. The database contains both digitized and modeled vessels. Some of the modeled vessels have been produced by a random 3D vessel generator which has been developed within this thesis framework. A novel pose normalization algorithm applicable to 3D vessels algorithm is proposed. Novel 3D shape descriptors were derived by exploiting this pose normalization approach. These descriptors are specially designed for complete or nearly complete 3D vessels. They produce compact encodings of the vessels’ morphological features by taking under consideration their axial-symmetry. The performance evaluation results indicate that a specific method produces better results when compared to generic methods.

Η ανάκτηση τρισδιάστατων αντικειμένων βάσει περιεχομένου αποτελεί σήμερα ένα ενεργό ερευνητικό πεδίο. Αυτό οφείλεται στη βελτίωση των επιταχυντών απεικόνισης τρισδιάστατων γραφικών πραγματικού χρόνου καθώς και στην αύξηση των τρισδιάστατων ψηφιακών αντιγράφων πραγματικών αντικειμένων. Σήμερα, τα συστήματα τρισδιάστατης ψηφιοποίησης βρίσκουν εφαρμογή σε ποικίλους επιστημονικούς τομείς. Ανάμεσα τους είναι και η επιστήμη της αρχαιολογίας όπου η τρισδιάστατη αποτύπωση αποτελεί κοινή πρακτική. Η παρούσα διδακτορική διατριβή επικεντρώνεται στην εφαρμογή των τεχνολογιών ανάκτησης βάσει περιεχομένου στο χώρο της κεραμικής. Εστιάζει στην αυτοματοποίηση της διαδικασίας εντοπισμού μορφολογικής συνάφειας ανάμεσα σε τρισδιάστατα ψηφιακά αντίγραφα αγγείων. Η συγκεκριμένη διαδικασία μπορεί να αποτελέσει ένα σημαντικό εργαλείο τόσο για τον αρχαιολόγο όσο και για τον μελετητή κεραμικών. Στο πλαίσιο της διατριβής αναπτύχθηκε μία βάση δεδομένων τρισδιάστατων αγγείων η οποία είναι προσβάσιμη διαμέσου ενός πρότυπου Διαδικτυακού συστήματος ανάκτησης βάσει περιεχομένου. Η συγκεκριμένη βάση δεδομένων περιλαμβάνει ψηφιοποιημένα αλλά και μοντελοποιημένα τρισδιάστατα αγγεία. Κάποια από αυτά έχουν προκύψει από μία γεννήτρια τυχαίων τρισδιάστατων αγγείων η οποία υλοποιήθηκε στα πλαίσια της διατριβής. Προτείνεται μια νέα μέθοδος κανονικοποίησης της κλίμακας, της θέσης και του προσανατολισμού ενός αγγείου από την οποία δύναται να προκύψουν περιγραφείς που ειδικεύονται στην κωδικοποίηση των μορφολογικών χαρακτηριστικών που φέρουν τα αγγεία. Οι περιγραφείς εκμεταλλεύονται την αξονική συμμετρία των αγγείων οδηγώντας σε συνεπτυγμένες κωδικοποιήσεις των μορφολογικών χαρακτηριστικών του βασικού σώματος και των προσαρτημάτων τους. Μέσα από μία σειρά πειραμάτων αποτίμησης της απόδοσης των προτεινόμενων περιγραφέων επαληθεύεται πως η ανάπτυξη μεθόδων περιγραφής που ειδικεύονται σε κάποια κατηγορία αντικειμένων, οδηγεί στη βελτίωση της διακριτικής ικανότητας ενός συστήματος ανάκτησης βάσει περιεχομένου.