Novo algoritmo facilita reconhecimento de padrões em imagens

Com a criação de um algoritmo, sequência de comandos passados para um computador, o pesquisador Alexandre Noma aperfeiçoou a técnica de reconhecimento de padrões em aplicações, como na análise de gel eletroforese, método utilizado para separação de proteínas que  proporciona diagnósticos médicos e desenvolvimento de medicamentos.

Algoritmo auxilia na edição de imagens, como ao separar um objeto do fundo

Outra aplicação é em computação gráfica com programas de segmentação de imagem, que faz parte do campo de estudo de processamento de imagem da informática. “Basicamente, o objetivo é dividir uma dada imagem em diferentes regiões. Um exemplo da aplicação é a extração do objeto de interesse, removendo-se o antigo fundo para uma composição com um novo fundo de imagem”, explica o pesquisador sobre a aplicação.

Em seu estudo, que faz parte de sua tese de doutorado pelo Instituto de Matemática e Estatística (IME) da USP, Noma utilizou a técnica de “casamento de padrões de pontos”. Em ambos os casos, ela consiste em representar uma imagem por pontos, os quais são interligados de modo a formar um grafo, que simboliza a distribuição espacial dos pontos. O algoritmo criado mapeia os vértices de diferentes grafos, codificando determinadas características da imagem.

No caso da eletroforese, cada ponto representa uma proteína. O algoritmo reconhece quais proteínas têm correspondências entre si e estabelece essas ligações. Segundo Noma, a vantagem da técnica é evitar fazer tudo manualmente. “A ideia é ter uma ferramenta operacional que minimize o esforço do usuário.”

Com a segmentação de imagens, inicialmente a imagem é dividida em várias regiões. Algumas são marcadas pelos traços fornecidos pelo usuário, indicando ao programa as regiões de interesse. Elas são rotuladas como regiões do objeto ou regiões do fundo. O objetivo é propagar os rótulos para o restante da imagem, usando as informações de cores e as posições centrais das regiões.

“O fato é que, no meio desses inúmeros pedaços presentes na segmentação, os contornos que realmente importam dos objetos estão lá dentro (da figura)”, diz Noma, que exemplifica com a imagem de uma paisagem em que contornos separam uma montanha da grama, da areia e do mar. Após a separação, cada pedaço pode ser trabalhado isoladamente.

O pesquisador destaca que uma das vantagens dessa técnica de segmentação é que ela permite segmentar inúmeros componentes de uma só vez, enquanto que a maioria dos métodos trabalha apenas com dois componentes (objeto e fundo).

Outras aplicações
Noma também explorou outro método dentro do casamento de padrões de pontos para outras aplicações. Em uma delas, o pesquisador utiliza um algoritmo para colorização de desenhos animados. O método consiste em rastrear as partes similares de diferentes quadros de uma mesma figura. “A colorização de animações tem que ter certa padronização, assim (o algoritmo) pode reconhecer um objeto que já apareceu em um quadro e pode reproduzi-lo nos outros quadros”, comenta o professor do IME Roberto Marcondes, orientador de Noma.

O professor explica que essa padronização não significa que o desenho deve ser exatamente o mesmo para todos os quadros, pode haver mudanças na posição do objeto em destaque, desde que nele não apareçam novas cores e outros objetos que não estavam presentes no quadro anterior. Noma lembra que a técnica pode ser útil para minimizar o trabalho do animador.

A quarta aplicação estudada pelo pesquisador opera com casamento de formas. A técnica nesse caso serve para reconhecimento de imagens, similar com o que se faz com programas de processamento de imagem. Nessa aplicação, por exemplo, é possível fazer reconhecimento de dígitos manuscritos.

Para criar esses algoritmos, Noma teve colaboração de outros pesquisadores que desenvolveram esses métodos: o professor Álvaro Pardo, da Universidad Católica del Uruguay com a eletroforese; Luís Augusto Consularo, atualmente analista judiciário do Tribunal Superior Eleitoral, com a segmentação de imagens; e Luiz Velho, do Instituto Nacional de Matemática Pura e Aplicada, com a colorização de animações.

Imagem fornecida pelo pesquisador Alexandre Noma

Mais informações: email alex.noma@gmail.com

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