Σχεδιασμός και ανάπτυξη πληροφοριακού συστήματος επεξεργασίας ψηφιακής εικόνας ξύλου ελληνικών δασικών ειδών
Authors: Μπαρμπούτης Παναγιώτης 
Published: September 2021

Η παρούσα διδακτορική διατριβή κινείται στην περιοχή της ανάλυσης και επεξεργασίας εικόνων ξύλου, της ανάλυσης προτύπων και της μηχανικής όρασης και μάθησης με σκοπό το σχεδιασμό και την ανάπτυξη πληροφοριακού συστήματος επεξεργασίας ψηφιακών εικόνων ξύλου ελληνικών δασικών ειδών, την αναζήτηση και ανίχνευση χαρακτηριστικών στα ξύλα καθώς και την ταξινόμηση τους με βάση το είδος στο οποίο ανήκουν. Το γεγονός ότι υπάρχουν χιλιάδες διαφορετικά είδη ξύλου, καθιστούν την αναγνώριση των ειδών μία πολύπλοκη και δύσκολη διαδικασία, ιδιαίτερα αν αναλογιστεί κανείς ότι η αναγνώριση αυτών βασίζεται σχεδόν αποκλειστικά στους ειδικούς. Παραδοσιακά η αναγνώριση πραγματοποιείται από τους ειδικούς και τα φυσικά χαρακτηριστικά, η δομή καθώς και η υφή των ξύλων είναι κάποια από τα κριτήρια που εξετάζουν. Λαμβάνοντας υπόψη την εξέλιξη του πεδίου της αναγνώρισης προτύπων, των τεχνικών ψηφιακής επεξεργασίας εικόνας και της ψηφιακής φωτογραφίας προτείνονται μοντέλα και μεθοδολογία για την ταυτοποίηση εκείνων των χαρακτηριστικών που θα οδηγήσουν στην ταυτοποίηση των ειδών ξύλου. Με βάση τα παραπάνω σχεδιάστηκε και αναπτύχθηκε σύστημα χρησιμοποιώντας τεχνικές ανάλυσης εικόνας για την αναγνώριση ελληνικών δασικών ειδών ξύλου.Η επίτευξη του σκοπού της παρούσας διδακτορική διατριβής έγινε μέσα από τον προσδιορισμό τριών επιμέρους στόχων και επιπέδων. Το πρώτο επίπεδο της πρωτότυπης ερευνητικής μας συνεισφοράς, στην αναγνώριση ειδών ξύλου, συνίσταται στην ανάπτυξη τεσσάρων μοντέλων για την ανίχνευση όλων εκείνων των πληροφοριών που θα συνεισφέρουν στη σύνθεση χαρακτηριστικών διανυσμάτων που θα περιγράφουν τις εγκάρσιες, τις εφαπτομενικές και τις ακτινικές τομές του κάθε ξύλου. Σκοπός του κάθε μοντέλου είναι να ανιχνεύσει με διαφορετικό τρόπο τις πληροφορίες στις επιφάνειες των ξύλων έτσι ώστε κάθε ένα από τα μοντέλα να παίξει και διαφορετικό ρόλο στην τελική αναγνώριση. Στο δεύτερο επίπεδο γίνεται η σύνθεση των πληροφοριών και των χαρακτηριστικών που προέρχονται από δύο διαφορετικές τομές, μιας εγκάρσιας τομής και μιας εφαπτομενικής ή ακτινικής τομής για κάθε δείγμα ξύλου που τίθεται προς εξέταση του είδους του. Στο τρίτο και τελευταίο επίπεδο, για την ολοκληρωμένη αντιμετώπιση του προβλήματος πραγματοποιείται ο συνδυασμός των πληροφοριών που προέρχονται από τα διαφορετικά μοντέλα. Για την εκπαίδευση και την επαλήθευση της προτεινόμενης μεθοδολογίας δημιουργήθηκε βάση δεδομένων αποτελούμενη από δώδεκα είδη ξύλου που συναντώνται ευρέως στην ελληνική επικράτεια. Συγκεκριμένα, αποτελείται από 4272 εικόνες ξύλου - εγκάρσιων, εφαπτομενικών και ακτινικών τομών. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν κατά την αξιολόγηση του αλγορίθμου επιβεβαίωσαν την επιτυχία της προτεινόμενης μεθοδολογίας με ποσοστό αναγνώρισης ειδών ξύλου 96,4% και ανέδειξαν τη δυναμική που υπάρχει στο χώρο της αναγνώρισης χαρακτηριστικών και ειδών ξύλου με τη χρήση τεχνικών επεξεργασίας εικόνας και υπολογιστών. Η επίλυση των προβλημάτων που πραγματεύεται η διατριβή συνεισφέρουν τόσο στο επίπεδο των επιστημονικών αναγκών όσο και στο επίπεδο των καθημερινών πρακτικών αναγκών των βιομηχανιών ξύλου, των υπηρεσιών και των καταναλωτών. Τέλος, αναλύθηκαν οι δυνατότητες και οι προοπτικές για τη μελλοντική βελτίωση του συστήματος.