Informática

Novo algoritmo facilita reconhecimento de padrões em imagens

Felipe Maeda Camargo - Agência USP - 07/04/2010

Reconhecimento de padrões

Com a criação de um novo algoritmo, uma sequência de comandos passados para um computador, o pesquisador Alexandre Noma, da USP (Universidade de São Paulo) aperfeiçoou a técnica de reconhecimento de padrões utilizada na análise computadorizada de imagens.

Uma das aplicações da técnica é na análise de gel eletroforese, um método utilizado por médicos para a separação de proteínas, tanto para diagnósticos médicos quanto para o desenvolvimento de medicamentos.

Outra aplicação é em computação gráfica, com programas de segmentação de imagem. "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.

Grafos

Em seu estudo, Noma utilizou a técnica de "casamento de padrões de pontos", que consiste em representar uma imagem por pontos. Esses pontos 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."

Segmentação de imagens

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 a maioria dos métodos trabalha apenas com dois componentes (objeto e fundo).

Colorização de desenhos animados

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 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.

Reconhecimento de imagens

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.