Библиотека классов для кластеризации и распознавания топологических форм

• Автор: Бредихин, Руслан Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 177 с. : ил.

Оглавление
Введение

1 Топологические формы и методы их моделирования

1.1. Топологические формы.

1.1.1. Молекулярные формы в химии

1.1.2. Распознавание оптических образов текстов

1.1.3. Географические информационные системы.

1.1.4. Морфологический анализ изображений

1.2. Некоторые методы моделирования топологических форм

1.2.1. Графы.

1.2.2. Гиперграфы

1.2.3. Мографы.
1.3. Выводы по главе
2 Принцип конечной топологии, его свойства и преимущества
2.1. Моделирование топологического пространства с конечной топологией .
2.2. Логические модели и их свойства
2.3. Методы сравнения и классификации.
2.4. Принцип конечной топологии.
2.5. Порождение метрики на тестовом наборе.
2.6. Система распознавания на основе обобщенных эталонов
2.7. Тестовая проекция системы распознавания.
2.8. Множества логических моделей как обобщенные эталоны
2.9. Численные характеристики системы распознавания
2 Сравнительный анализ некоторых методов моделирования топологических форм
2 Выводы по главе
3 Описание разработанной библиотеки классов для логического моделирования на основе принципа конечной топологии
3.1. Назначение библиотеки I и ее возможности
3.2. Описание основных классов библиотеки
3.2.1. Описание шаблона класса однонаправленного списка
3.2.2. Описание класса элемента отношения I.
3.2.3. Описание класса модели и особенности представления логических функций.
3.2.4. Описание класса семейства моделей
3.3. Выводы по главе.
4 Разработка программного обеспечения на основе созданной библиотеки классов
4.1. Общие принципы построения программ на основе библиотеки классов .
4.2. Примеры программ, использующих библиотеку классов для логического моделирования
4.2.1. Описание разработанной программы I .
4.2.2. Программа X4
4.2.3. Программа
4.3. Экспериментальная система распознавания оптических образов текстов
4.4. Выводы по главе.
5 Результаты экспериментальных исследований для заданных предметных областей
5.1. Логические модели молекулярных форм
5.1.1. Модели поверхностей уровня
5.1.2. Метрика или полуметрика на семействе молекулярных форм.
5.2. Построение Xописания семейства логических моделей . . .
5.3. Распознавание оптических образов символов на основе принципа конечной топологии.
5.3.1. Выделение скелета изображения символа и определение критических точек
5.3.2. Построение логической модели и введение метрики на основе метода назначения.
5.3.3. Система эталонов, распознавание символа.
5.3.4. Использование тестовых наборов для ускорения работы системы распознавания
5.3.5. Примеры распознавания.
5.3.6. Распознавание оптических образов текстов
5.3.7. Исследование работы системы с различными шрифтовыми гарнитурами.
5.3.8. Анализ характеристик предложенной системы распознавания оптических образов текстов и сравнение ее с аналогичной системой.
5.4. Выводы по главе.
Заключение
Литература


Основное содержание диссертации отражено в публикациях. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка, включающего 3 наименования, и приложений, содержащих 5 дополнительных рисунков. Основной текст занимает 8 машинописных страниц, в том числе рисунков и таблицы. Общий объем диссертации составляет 7 страниц. Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и основные задачи исследования, показана научная новизна и практическая значимость результатов, приведены сведения об апробации работы. В первой главе рассматривается понятие топологических форм и приводятся примеры областей науки и техники, где возникают задачи, связанные с анализом, распознаванием и классификацией подобных конфигураций. Также здесь дается краткий обзор некоторых методов моделирования топологических форм, таких как графы, гиперграфы и мографы. Во второй главе рассматривается принцип конечной топологии — новый [6,7] подход к классификации и распознаванию топологических форм, согласно которому может быть осуществлено моделирование топологических форм, анализ и сравнение полученных логических моделей, а также их разбиение на классы. При этом автором снимаются ограничения на симметричность и ортогональность отношений на совокупности объектов, а также рассматривается схема сравнения не отдельных моделей, а их множеств. В третьей главе описывается разработанная автором библиотека РТЫВ классов для логического моделирования на основе принципа конечной топологии. Приводится список возможностей библиотеки и описания основных классов. В четвертой главе описаны различные аспекты построения программного обеспечения на основе созданной библиотеки классов РТЫВ. Также здесь приведены описания программ, разработанных автором с помощью предложенной библиотеки классов. В пятой главе приведены результаты экспериментальных исследований возможностей использования принципа конечной топологии при решении задач кластеризации и распознавания для некоторых предметных областей. Проиллюстрированы возможности библиотеки для логического моделирования на основе принципа конечной топологии, использованной для описания молекулярных форм, а также ее применение при распознавании оптических образов текстов. В заключении приведены основные результаты работы. Приложения содержат тексты ХМЬ-описаний, дополнительные иллюстрации, копии актов о внедрении результатов работы и текст заголовочного файла спроектированной библиотеки классов. В данной работе описывается подход к классификации и распознаванию топологических форм — конфигураций, которые состоят из определенного числа элементов (некоторых объектов), обладающих некоторыми свойствами из конечного числа свойств и участвующих в некоторых отношениях на множестве этих элементов. Такие конфигурации достаточно часто встречаются во многих областях современной науки и техники. Рассмотрим некоторые задачи, где возникают топологические формы. Стереохимия [5, , , , 3-7] — область химии, изучающая пространственное строение молекул. Рассмотрим два способа моделирования молекулярных форм [7]. Рис. Далее рассматривается разбиение поверхности уровня на области, удовлетворяющие некоторым локальным условиям на их форму. Области эти обладают какими-то геометрическими или физическими свойствами: к примеру, они могут быть ограниченными или неограниченными, могут быть локально-выпуклыми, или локально-вогнутыми, или не являться ни выпуклыми, ни вогнутыми. Также в разбиение могут входить множества, удаленные из формы: в форму включаются при этом усеченные области, получающиеся из исходных удалением некоторых подмножеств. В результате получается топологическая форма, представляющая собой совокупность объектов с некоторыми свойствами, состоящих друг с другом в отношениях, определяемых их взаимными границами или пересечениями. Пример 1. Рассмотрим [7] разбиение молекулярной формы, изображенное на рисунке 1. Оно включает в себя три локально-выпуклых области П2, Аъ А*? Д, не являющуюся ни выпуклой, ни вогнутой, и одну локально-вогнутую («вырезанную») область Д.