Mesures de similarité pour cartes généralisées

• Main Author: Combier, Camille
• Other Authors: Lyon 1
• Language: fr
• Published: 2012
• Subjects: Carte généralisée; Maillage; Mesure de similarité; Ensembles d'heuristiques; Algorithme glouton; Genralized map; Mesh; Similarity measure; Set of heuristics; Greedy algorithm; 006.693
• Online Access: http://www.theses.fr/2012LYO10272/document

Une carte généralisée est un modèle topologique permettant de représenter implicitementun ensemble de cellules (sommets, arêtes, faces , volumes, . . .) ainsi que l’ensemblede leurs relations d’incidence et d’adjacence au moyen de brins et d’involutions. Les cartes généralisées sont notamment utilisées pour modéliser des images et objets3D. A ce jour il existe peu d’outils permettant l’analyse et la comparaison de cartes généralisées.Notre objectif est de définir un ensemble d’outils permettant la comparaisonde cartes généralisées.Nous définissons tout d’abord une mesure de similarité basée sur la taille de la partiecommune entre deux cartes généralisées, appelée plus grande sous-carte commune.Nous définissons deux types de sous-cartes, partielles et induites, la sous-carte induitedoit conserver toutes les involutions tandis que la sous-carte partielle autorise certaines involutions à ne pas être conservées. La sous-carte partielle autorise que les involutionsne soient pas toutes conservées en analogie au sous-graphe partiel pour lequelles arêtes peuvent ne pas être toutes présentes. Ensuite nous définissons un ensembled’opérations de modification de brins et de coutures pour les cartes généralisées ainsiqu’une distance d’édition. La distance d’édition est égale au coût minimal engendrépar toutes les successions d’opérations transformant une carte généralisée en une autrecarte généralisée. Cette distance permet la prise en compte d’étiquettes, grâce à l’opérationde substitution. Les étiquettes sont posées sur les brins et permettent d’ajouter del’information aux cartes généralisées. Nous montrons ensuite, que pour certains coûtsnotre distance d’édition peut être calculée directement à partir de la plus grande souscartecommune.Le calcul de la distance d’édition est un problème NP-difficile. Nous proposons unalgorithme glouton permettant de calculer en temps polynomial une approximation denotre distance d’édition de cartes. Nous proposons un ensemble d’heuristiques baséessur des descripteurs du voisinage des brins de la carte généralisée permettant de guiderl’algorithme glouton, et nous évaluons ces heuristiques sur des jeux de test générésaléatoirement, pour lesquels nous connaissons une borne de la distance.Nous proposons des pistes d’utilisation de nos mesures de similarités dans le domainede l’analyse d’image et de maillages. Nous comparons notre distance d’éditionde cartes généralisées avec la distance d’édition de graphes, souvent utilisée en reconnaissancede formes structurelles. Nous définissons également un ensemble d’heuristiquesprenant en compte les étiquettes de cartes généralisées modélisant des images etdes maillages. Nous mettons en évidence l’aspect qualitatif de notre appariement, permettantde mettre en correspondance des zones de l’image et des points du maillages. === A generalized map is a topological model that allows to represent implicitly differenttypes of cells (vertices, edges, volumes, . . . ) and their relationship by using a set of dartsand some involutions. Generalized maps are used to model 3D meshes and images.Anyway there exists only few tools to compare theses generalized maps. Our main goalis to define some tools tolerant to error to compare them.We define a similarity measure based on the size of the common part of two generalizedmaps, called maximum common submap. Then we define two types of submaps,partial and induced, the induced submap needs to preserve all the involutions whereasthe partial one can allow some involutions to be removed. Then we define a set of operationsto modify a generalized map into another and the associated edit distance. Theedit distance is equal to the minimal cost of all the sequences of operations that modifya generalized map into the other. This edit distance can use labels to consider additionalinformation, with the operation called ’substitution’. Labels are set on darts. Wenext showa relation between our edit distance and the distance based on the maximumcommon submap.Computing theses distance are aNP-hard problem.We propose a greedy algorithmcomputing an approximation of it. We also propose a set of heuristics based on thedescription of the neighborhoob of the darts to help the greedy algorithm.We try thesesheuristics on a set of generalized maps randomly generated where a lower bound of thedistance is known. We also propose some applications of our similarity measures inthe image analysis domain. We compare our edit distance on generalized maps withthe edit distance on graphs. We also define a set of labels specific on images and 3Dmeshes. And we show that the matching computed by our algorithm construct a linkbetween images’s areas.