Δυαδική μετατροπή εικόνων κειμένου
Authors: Ντιρογιάννης Κωνσταντίνος 
Published: September 2021

Η ανάλυση και οπτική αναγνώριση του κειμένου των ψηφιακών εγγράφων αποτελείται από μια πληθώρα σταδίων. Πρωταρχικό στάδιο της συνολικής αυτής διαδικασίας είναι η δυαδική μετατροπή ή κατωφλίωση, σύμφωνα με την οποία τα εικονοστοιχεία της εικόνας διαχωρίζονται σε κείμενο και υπόβαθρο. Αποτελεί σημαντικό στάδιο που δύναται να επηρεάσει τόσο τα μετέπειτα στάδια επεξεργασίας όσο και το τελικό στάδιο της αναγνώρισης των χαρακτήρων. Η παρούσα διδακτορική διατριβή πραγματεύεται τόσο τεχνικές δυαδικής μετατροπής όσο και μεθοδολογίες αξιολόγησης των τεχνικών αυτών. Κύρια βαρύτητα δόθηκε σε εικόνες που προέρχονται από ιστορικά κείμενα λόγω της αυξημένης ποσότητας θορύβου που περιέχουν. Συγκεκριμένα, αναπτύχθηκε μια μέθοδος αξιολόγησης των τεχνικών δυαδικής μετατροπής που βασίζεται στη χρήση του σκελετού των χαρακτήρων. Ο σκελετός χρησιμοποιείται για την ημιαυτόματη δημιουργία των πρότυπων εικόνων σύγκρισης και συμμετέχει στην τελική αξιολόγηση του δυαδικού αποτελέσματος. Στη συνέχεια, βελτιώθηκε η προαναφερθείσα μέθοδος επιτρέποντας τη δημιουργία πιο αξιόπιστων πρότυπων εικόνων σύγκρισης χάρη στο μειωμένο βαθμό υποκειμενικότητάς τους και στο πλαίσιο ανάπτυξης νέων μετρικών μελετήθηκαν διάφορες μετρικές αξιολόγησης. Οι νέες προτεινόμενες μετρικές χρησιμοποιούν (α) βάρη που ξεκινούν από το περίγραμμα των χαρακτήρων και (β) το τοπικό πλάτος των χαρακτήρων για την κανονικοποίηση και τον περιορισμό των βαρών γύρω από τους χαρακτήρες. Τα αποτελέσματα αναδεικνύουν τις νέες μετρικές ως πλέον κατάλληλες για την αποτίμηση της δυαδικής μετατροπής εικόνων κειμένου, σε σύγκριση με άλλες μετρικές που αφορούν την επεξεργασία εικόνας και σήματος γενικότερα. Όσον αφορά στις τεχνικές δυαδικής μετατροπής, αρχικά έγιναν βελτιώσεις σε μια υπάρχουσα τεχνική, ώστε να έχει καλύτερα αποτελέσματα σε εικόνες με αχνούς χαρακτήρες και χαρακτήρες ποικίλου μεγέθους. Κατόπιν, αναπτύχθηκε μια νέα τεχνική δυαδικοποίησης με σκοπό την αντιμετώπιση μεγαλύτερης ποικιλίας θορύβου. Τα κυριότερα στάδια αυτής της τεχνικής είναι η εκτίμηση του υποβάθρου και ο συνδυασμός επιλεγμένων τεχνικών καθολικής και τοπικής κατωφλίωσης. Η εν λόγω τεχνική αναπτύχθηκε για χειρόγραφα κείμενα και ανταπεξέρχεται με μεγάλη επιτυχία σε διάφορα είδη θορύβου, όπως είναι οι χαρακτήρες της πίσω σελίδας, το ανομοιόμορφο υπόβαθρο και οι αχνοί χαρακτήρες· μάλιστα, έπειτα από κατάλληλη τροποποίηση αποδίδει εξίσου καλά και σε εικόνες τυπωμένου κειμένου. Τέλος, αναπτύχθηκε μια τεχνική δυαδικής μετατροπής για περιοχές κειμένου όπως αυτές εντοπίζονται έπειτα από κατάλληλη επεξεργασία εικόνων από βίντεο. Η τεχνική αυτή βασίζεται στη βαθμιαία οριοθέτηση της περιοχής του κειμένου. Στο αρχικό στάδιο η οριοθέτηση βασίζεται στις γραμμές αναφοράς που αντιστοιχούν στις γραμμές του κειμένου ενώ στο τελικό στάδιο βασίζεται στα κυρτά κελύφη γειτονικών χαρακτήρων. Σε κάθε στάδιο χρησιμοποιείται η ίδια τεχνική δυαδικοποίησης με διαφορετική παραμετροποίηση για τις εντός και εκτός περιοχές κειμένου. Επίσης, μέσω της εκ μέρους μας διοργάνωσης διεθνών διαγωνισμών δυαδικοποίησης, δημιουργήσαμε μια βάση αναφοράς όπου ερευνητικές ομάδες μπορούν ελεύθερα να χρησιμοποιούν και να εξελίσσουν τις μεθόδους τους