Ανάπτυξη προηγμένων μεθόδων αναγνώρισης προτύπων και μαθηματική θεμελίωση για τον εντοπισμό του τρόπου δημιουργίας και της ταυτότητας του δημιουργού σημαντικών αρχαιολογικών ευρημάτων

Abstract

The present thesis treats two main problems in the fields of Pattern Recognition, Digital Image Processing and Archaeometry. The first part of the thesis deals with the problem of determining the method of drawing of a number of celebrated wall-paintings belonging to the Late Bronze Age (c. 1630 B.C.), excavated at Akrotiri, Thera, Greece. The solution of the first problem includes the following procedures. 1A)First stage possessing of the wall paintings digital images. Extraction of the contour of the main thematic entities. 1B) Fundamental definitions. The main hypothesis is stated: geometrical stencils were used for the drawing of the considered wall paintings. 1C)Selection of geometrical curves as potential prototypes of the employed stencils. 1D)First estimation of the probable one stoke parts of the contour. Curvature consideration and minimization of corresponding error functions. 1E)Introduction of a novel exhaustive curve fitting method. Optimal matching of two digital curves. 1F)Determination of the exact values of the stencils parameters. 1G)The hypothesis that stencils were used for the drawing of the considered wall paintings is supported substantially. Visual representation of the results. The second part deals with the automated identification of the writer of Ancient Greek inscriptions assisting the archaeologists and historians in dating the content of the inscriptions. It includes the following procedures: 2A)First stage possessing of the inscriptions digital images. 2B)Localization of critical turning points of the letter contours. Minimization of curvature based error functions. 2C)Optimal matching of the contours of the same letters via a novel exhaustive curve fitting method. 2D)Definitions of proper quantities describing the quality of matching. 2E)Novel statistical criteria testing the hypothesis that two inscriptions have been cut by the same hand or not. Computation of the likelihood that two inscriptions are curved by the same cutter. 2F)Geometric characteristics of a letter realizations contour. Statistical identification criteria based on these characteristics. 2G)Implementation on 32 Ancient Greek inscriptions, which have been selected by the prominent epigraphist-archaeologist professor Steven Tracy. Evaluation of the results of the method by prominent epigraphists for all 32 inscriptions. Nine articles, associated with the results and methods presented in the thesis, appear in International Scientific Journals.

Η παρούσα διατριβή αφορά σε δύο θέματα: Το πρώτο περιλαμβάνει μία προσπάθεια εντοπισμού του τρόπου κατασκευής των φημισμένων τοιχογραφιών της Ύστερης Εποχής του Χαλκού oι οποίες έχουν ανασκαφεί στο Ακρωτήρι Θήρας. Το δεύτερο θέμα αφορά στην αυτόματη ταυτοποίηση γραφέων αρχαίων επιγραφών με σκοπό την ορθή χρονολόγηση αυτών, η οποία είναι πολύ μεγάλης σημασίας για την Αρχαιολογία και την ορθή καταγραφή της Ιστορίας. Και τα δύο αυτά θέματα αντιμετωπίζονται για πρώτη φορά σε αυτήν την εργασία, αλλά και από την ερευνητική μας ομάδα. Το πρώτο θέμα περιλαμβάνει τα εξής επιμέρους στάδια: 1Α) Επεξεργασία εικόνων των προς μελέτη τοιχογραφιών. Εξαγωγή του περιγράμματος των απεικονιζομένων θεματικών ενοτήτων. 1Β) Διατύπωση ορισμών και βασικής υπόθεσης περί χρήσεως γεωμετρικών καμπυλογράφων στη σχεδίαση τοιχογραφιών. 1Γ) Επιλογή πιθανών γεωμετρικών προτύπων καμπυλογράφων με κριτήρια αρχαιολογικής-ιστορικής φύσεως. 1Δ) Πρώτη εκτίμηση των πιθανών μονοκονδυλιών. Καμπυλότητα και ελαχιστοποίηση επιλεγμένων συναρτήσεων λάθους. 1Ε) Παρουσίαση πρωτότυπης εξαντλητικής μεθόδου προσαρμογής καμπυλών. Βέλτιστη σχετική θέση αυτών. 1ΣΤ) Προσδιορισμός των ακριβών παραμέτρων των καμπυλογράφων. 1Ζ) Υποστήρηξη υπόθεσης περί χρήσεως καμπυλογράφων. Έμμεση αναπαραγωγή του τρόπου σχεδίασης των περιγραμμάτων. Προσδιορισμός ορίων των πιθανών μονοκονδυλιών πάνω στις τοιχογραφίες. Οπτική απόδοση αποτελεσμάτων. Το δεύτερο θέμα περιλαμβάνει τα εξής στάδια: 2Α)Επεξεργασία των εικόνων των επιγραφών. Εξαγωγή του περιγράμματος των υλοποιήσεων των συμβόλων της αλφαβήτου στις επιγραφές. 2Β)Καθορισμός κρισίμων σημείων καμπής των συμβολογραμμάτων. Ελαχιστοποίηση συναρτήσεων λάθους με χρήση καμπυλότητας. 2Γ) Βέλτιστη προσαρμογή των υλοποιήσεων των γραμμάτων. 2Δ)Ορισμός ποσοτήτων που περιγράφουν την ποιότητα προσαρμογής. 2Ε)Διατύπωση πρωτότυπων στατιστικών κριτηρίων. Υπολογισμός πιθανοφάνειας. Έλεγχος υποθέσεων. 2ΣΤ)Μέθοδος ταυτοποίησης γραφέα γεωμετρικών χαρακτηριστικών. Στατιστικές κατανομές των χαρακτηριστικών αυτών. 2Ζ) Εφαρμογή σε 32 αρχαιοελληνικές επιγραφές τις οποίες επέλεξε ο επιγραφολόγος καθ. Steven Tracy (σχολή ιστορικών σπουδών του ινστιτούτου προηγμένων σπουδών του Princeton). Αξιολόγηση της επίδοσης του συστήματος από διακεκριμένους επιγραφολόγους. Χωρισμός των 32 επιγραφών σε 9 διαφορετικούς χαράκτες.