Apport des modèles graphiques à l'analyse et à l'indexation d'images de documents

Fuzzy multilevel graph embedding for recognition, indexing and retrieval of graphic document images

• Auteur / Autrice : Muhammad Muzzamil Luqman
• Direction : Jean-Yves Ramel, Josep Llados i Canet, Thierry Brouard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 02/03/2012
• Etablissement(s) : Tours en cotutelle avec Universitat de Barcelona
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, Informatique, Physique Théorique et Ingénierie des Systèmes (Centre-Val de Loire)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Laboratoire d'Informatique Fondamentale et Appliquée de Tours (2012-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : École polytechnique universitaire (Tours)
• Jury : Président / Présidente : Salvatore-Antoine Tabbone
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ernest Valveny
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Horst Bunke, Jean-Marc Ogier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Indexation automatique

Structures de données (informatique)

Représentations de graphes

Logique floue

Théorie des graphes

Reconnaissance des formes (informatique)

Mots clés libres

Partitionnement de graphes

Projection de graphes

Repérage de sous-graphes

Reconnaissance des forme

Classification de graphes

Logique floue

Reconnaissance de graphiques

Pattern recognition

Graph clustering

Graph classification

Graph embedding

Subgraph spotting

Fuzzy logic

Graphies recognition

Résumé

Cette thèse aborde le problème du manque de performance des outils exploitant des représentationsà base de graphes en reconnaissance des formes. Nous proposons de contribuer aux nouvellesméthodes proposant de tirer partie, à la fois, de la richesse des méthodes structurelles et de la rapidité des méthodes de reconnaissance de formes statistiques. Deux principales contributions sontprésentées dans ce manuscrit. La première correspond à la proposition d'une nouvelle méthode deprojection explicite de graphes procédant par analyse multi-facettes des graphes. Cette méthodeeffectue une caractérisation des graphes suivant différents niveaux qui correspondent, selon nous,aux point-clés des représentations à base de graphes. Il s'agit de capturer l'information portéepar un graphe au niveau global, au niveau structure et au niveau local ou élémentaire. Ces informationscapturées sont encapsulés dans un vecteur de caractéristiques numériques employantdes histogrammes flous. La méthode proposée utilise, de plus, un mécanisme d'apprentissage nonsupervisée pour adapter automatiquement ses paramètres en fonction de la base de graphes àtraiter sans nécessité de phase d'apprentissage préalable. La deuxième contribution correspondà la mise en place d'une architecture pour l'indexation de masses de graphes afin de permettre,par la suite, la recherche de sous-graphes présents dans cette base. Cette architecture utilise laméthode précédente de projection explicite de graphes appliquée sur toutes les cliques d'ordre 2pouvant être extraites des graphes présents dans la base à indexer afin de pouvoir les classifier.Cette classification permet de constituer l'index qui sert de base à la description des graphes etdonc à leur indexation en ne nécessitant aucune base d'apprentissage pré-étiquetées. La méthodeproposée est applicable à de nombreux domaines, apportant la souplesse d'un système de requêtepar l'exemple et la granularité des techniques d'extraction ciblée (focused retrieval).

This thesis addresses the problem of lack of efficient computational tools for graph based structural pattern recognition approaches and proposes to exploit computational strength of statistical pattern recognition. It has two fold contributions. The first contribution is a new method of explicit graph embedding. The proposed graph embedding method exploits multilevel analysis of graph for extracting graph level information, structural level information and elementary level information from graphs. It embeds this information into a numeric feature vector. The method employs fuzzy overlapping trapezoidal intervals for addressing the noise sensitivity of graph representations and for minimizing the information loss while mapping from continuous graph space to discrete vector space. The method has unsupervised learning abilities and is capable of automatically adapting its parameters to underlying graph dataset. The second contribution is a framework for automatic indexing of graph repositories for graph retrieval and subgraph spotting. This framework exploits explicit graph embedding for representing the cliques of order 2 by numeric feature vectors, together with classification and clustering tools for automatically indexing a graph repository. It does not require a labeled learning set and can be easily deployed to a range of application domains, offering ease of query by example (QBE) and granularity of focused retrieval.