Search

Το πάγκρεας είναι ένα ζωτικό κομμάτι του πεπτικού συστήματος, το οποίο συμμετέχει στη διάσπαση και απορρόφηση των θρεπτικών συστατικών από τα τρόφιμα. H μη-αλκοολική λιπώδης παγκρεατικής νόσος (Non-Alcoholic Fatty Pancreas Disease – NAFPD) είναι ένας νέος όρος που υπονοεί την παγκρεατική στεάτωση, η οποία σε υψηλό βαθμό οδηγεί στην μη-αναστρέψιμη αντικατάσταση των ακκινικών κυττάρων από λιποκύτταρα. Παρόλο που το πάγκρεας είναι πιο επιρρεπές στην εξέλιξη της στεάτωσης, σε σύγκριση με το ήπαρ, η NAFPD έχει διερευνηθεί λιγότερο λόγω των διαγνωστικών ορίων των μη-επεμβατικών μεθόδων ιατρικής απεικόνισης. Τα τελευταία χρόνια και με την εξέλιξη των σύγχρονων συστημάτων υπολογιστικής όρασης, η μικροσκοπική απεικόνιση των εικόνων βιοψίας έχει καταστεί ως το χρυσό πρότυπο για την ποσοτικοποίηση της στεάτωσης στις κλινικές διαγνώσεις. Η παρούσα μεταπτυχιακή εργασία στοχεύει στην υλοποίηση μιας ολοκληρωμένης μεθοδολογίας για την μέτρηση της αναλογίας λίπους στο πάγκρεας, μέσω τεχνικών ψηφιακής επεξεργασίας εικόνων βιοψίας και εποπτευόμενων αλγόριθμων μηχανικής μάθησης. Η αυτοματοποιημένη ανάλυση γίνεται σε ένα σύνολο 20 εικόνων και η απόδοσή της συγκρίνεται με αυτή εξαγόμενη από ημι- ποσοτικές εκτιμήσεις. Με την ολοκλήρωση της μεθοδολογίας, το ελάχιστο μέσο σφάλμα ποσοτικοποίησης λίπους καθίσταται ίσο με 0.23%. The pancreas is a vital part of the human body, which involves the breakdown and absorption of nutrients from digested food. Non-Alcoholic Fatty Pancreas Disease (NAFPD) is a new term that implies pancreatic steatosis, which to a large extent leads to the irreversible replacement of acinar cells by adipocytes. Although the pancreas is more prone to the development of steatosis than the liver, NAFPD has been less investigated due to the diagnostic limits of non-invasive medical imaging methods. In recent years and with the development of modern computer vision systems, microscopic imaging of biopsy images has become the gold standard for quantifying steatosis in clinical diagnoses. The current work aims to the implementation of a complete methodology for calculating the ratio of fat accumulation in the pancreas, consisting of digital image processing and supervised machine learning techniques. The automated analysis is performed on a set of 20 images and its results are compared with those derived from semi-quantitative estimates. With the completion of the methodology, the minimum average fat quantification error equals to 0.23%. 115

H αντοχή των κτιριακών κατασκευώνκαι η αποφυγή μηχανικών λαθών καθιστούν αναγκαία την ανάπτυξη βέλτιστων σχεδιασμών καιτην εφαρμογή καινοτόμων τεχνολογιών. Ο σκοπός της παρούσας εργασίας είναι διττός: από την μία πλευρά, η σχεδίαση ενός αλγορίθμου αναγνώρισης κτιριακών φθορών και από την άλλη, η ανάπτυξη του αντίστοιχου λογισμικού που θα επιτρέπει στον χρήστη να αναγνωρίζει τις φθορές αυτές. Παράλληλα,κατασκευάστηκε το συγκεκριμένο εργαλείοώστε να μπορεί να λειτουργήσει με την χρήση Μη Επανδρωμένου Ιπτάμενου Οχήματος (UAV). Τα αποτελέσματα της εφαρμογής έδειξαν ότι η συγκεκριμένη μεθοδολογία προσέφερε επαρκή και ακριβή αναλυτικά δεδομένα για την έγκαιρη πρόβλεψη, καταγραφή και μελέτη κτιριακών φθορών. Η παρούσα εργασία έρχεται να καλύψει ένα βιβλιογραφικό κενό σε θεωρία και πράξη, αξιοποιώντας διαφορετικές μεθοδολογίες που μέχρι την παρούσα χρονική στιγμή δεν είχαν χρησιμοποιηθεί συνδυαστικά., The resistance of building structures and the need to void mechanical errors necessitate the development of optimal designs and implementation of innovative technologies. The purpose of this paper is dual: on the one hand, the design of an algorithm for recognition of building damage and on the otherhand, the development of appropriate software that allows the user to recognize such damage. At the same time, this tool was built in order to operate using Unmanned Aerial Vehicles (UAV). The simulation results of the application indicated that the particular methodology provided adequate and accurate analytical data for the early prediction, registration and study of building damage.This thesis comes to fill a bibliographic gap in theory and practice, utilizing different methodologies that have not been used combinatorially until now.

Γνωρίζουμε πως στην εποχή που διανύουμε το Διαδίκτυο προσφέρει μια παγκόσμια επικοινωνία δημιουργώντας ταυτόχρονα και μια παγκόσμια οικονομία. Η παροχή δωρεάν υπηρεσιών από αρκετές ιστοσελίδες οδήγησε στη συστηματική κατάχρησή τους με ευνόητο σκοπό το κέρδος. Ως αντίσταση σε αυτή την κακόβουλη νέα πηγή εσόδων για κάποιους, προβάλλονται τα CAPTCHAs. Στόχος τους είναι να εξακριβώσουν αν μία αίτηση σε μία υπηρεσία γίνεται από έναν χρήστη ή από ένα αυτοματοποιημένο πρόγραμμα. Κάθε ιστοσελίδα που δίνει την δυνατότητα στον χρήστη να δημιουργήσει δικό του περιεχόμενο ή να χρησιμοποιήσει τις υπηρεσίες της οφείλει πλέον να εμπεριέχει CAPTCHAs. Η παρούσα ειδική επιστημονική εργασία έχει ως στόχο τη μελέτη και την ερμηνεία όλων των διαφορετικών ειδών CAPTCHAs που έχουν δημιουργηθεί ώστε να είναι ανθεκτικά στις κακόβουλες προσπάθειες λύσης και εξετάζεται το κατά πόσο αυτό είναι εφικτό. Γίνεται μια προσπάθεια αρχικά να κατανοήσουμε ακριβώς τι είναι τα CAPTCHAs και γιατί η χρήση τους καθίσταται αναγκαία. Αυτό που επίσης θα διερευνηθεί, μέσα από συγκεκριμένες δημοσιεύσεις που έχουν πραγματοποιηθεί, είναι ποιες αρχές πρέπει να διέπουν το σχεδιασμό ενός CAPTCHA. Προκειμένου να συμβεί αυτό θα ανατρέξουμε σε διαφορετικές προσεγγίσεις και αφού τις παρουσιάσουμε γίνεται μια κριτική ανάλυση των μεθόδων της κάθε ερευνητικής ομάδας. It is fact that in the modern world the Internet offers a global communication while creating a global economy. The provision of free services from several websites has led to this systematic abuse solely for the purpose of making a profit. In order to stem the tide of this malicious new source of income for some, “CAPTCHAs” are employed. Their goal is to determine whether a request to a service is made by a user or by an automated program. Every website that enables the user to create their own content or use its services must now deploy CAPTCHAs. This current special scientific work aims at the study and interpretation of all different kinds of CAPTCHAs created so that they are resistant to malicious efforts of solutions and examines whether this is possible. An attempt is made initially to understand exactly what the “CAPTCHAs” are and why their use is necessary. What will also be explored through specific publications made, is what principles should govern the design of a CAPTCHA. In order to do this we will go back to different approaches and after presenting them, a critical analysis of the methods of each research group will be conducted.

Το αντικείμενο της διδακτορικής διατριβής αφορά στην ανάπτυξη μιας ευέλικτης και επεκτάσιμης αρχιτεκτονικής που θα αξιοποιηθεί στον σχεδιασμό συστημάτων για την διεξαγωγή πειραμάτων από απόσταση. Τα συστήματα αυτά αναφέρονται ως RLs (Remote Laboratories) και επιτρέπουν στους χρήστες να χειρίζονται απομακρυσμένα τον διαθέσιμο εργαστηριακό εξοπλισμό με σκοπό την διεξαγωγή πειραμάτων. Στην διεθνή βιβλιογραφία έχουν καταγραφεί σημαντικές ερευνητικές προσπάθειες που σχετίζονται με την ανάπτυξη RLs σε διάφορα γνωστικά αντικείμενα. Όμως ακόμη και σήμερα δεν έχει υιοθετηθεί από την επιστημονική κοινότητα κάποια κοινά αποδεκτή αρχιτεκτονική για την ανάπτυξη RLs. Αρχικά προτείνεται μια αρχιτεκτονική για την ανάπτυξη RLs η οποία ονομάζεται ARIAL (Architecture of Internet Accessible Laboratories) η οποία είναι ανεξάρτητη από το γνωστικό αντικείμενο των υποστηριζόμενων από απόσταση πειραμάτων. Η συγκεκριμένη αρχιτεκτονική είναι επίσης ανεξάρτητη τόσο από το υλικό (hardware) όσο και από το λογισμικό (software) που θα αξιοποιηθεί για την ανάπτυξη ενός RL. Η ARIAL αποτελείται από δύο δομικά στοιχεία, τον MWS (Main Web Server) και το WS (WorkStation). Ο MWS αναλαμβάνει κυρίως την διαχείριση των χρηστών και των διαθέσιμων WSs. Ενώ τα WSs που συνήθως βρίσκονται σε πολλαπλότητα, αναλαμβάνουν αποκλειστικά την διεξαγωγή των υποστηριζόμενων από απόσταση πειραμάτων. Η επικοινωνία μεταξύ του MWS και των WSs επιτυγχάνεται μέσω μιας βάσης δεδομένων που επιτρέπει την πρόσβαση μέσω διαδικτύου. Επομένως, τα WSs μπορούν να εγκατασταθούν σε οποιαδήποτε γεωγραφική τοποθεσία επιτρέποντας την ανάπτυξη ομοσπονδιακών RLs. Όμως το σημαντικότερο χαρακτηριστικό της προτεινόμενης αρχιτεκτονικής το οποίο συμβάλει αποφασιστικά στην βιωσιμότητα ενός RL, είναι η υποστήριξη από απόσταση πειραμάτων που έχουν σχεδιαστεί και υλοποιηθεί από τους χρήστες. Με στόχο την επιβεβαίωση της ARIAL προτείνεται ένα RL στην ψηφιακή επεξεργασία σήματος με DSPs που ονομάζεται R-DSP Lab (Remote Digital Signal Processors Laboratory). Το R-DSP Lab παρέχει στους χρήστες την δυνατότητα είτε να διεξάγουν ένα από τα προκαθορισμένα από απόσταση πειράματα είτε να επιβεβαιώσουν την ορθή λειτουργία μιας DSP εφαρμογής που ανέπτυξαν οι ίδιοι. Το συγκεκριμένο RL επιτρέπει επίσης την ανάπτυξη από απόσταση πειραμάτων από τους χρήστες. Στην περίπτωση αυτή οι χρήστες εκτός από την DSP εφαρμογή που επιθυμούν, θα πρέπει να υλοποιήσουν και το GUI (Graphical User Interface) που αναλαμβάνει τον απομακρυσμένο έλεγχο της παραπάνω DSP εφαρμογής. Κατά την διεξαγωγή οποιουδήποτε από τα παραπάνω απόσταση πειράματα οι χρήστες μέσω μιας κατάλληλα σχεδιασμένης ιστοσελίδας έχουν την δυνατότητα να ελέγχουν απομακρυσμένα τα διαθέσιμα εργαστηριακά όργανα. Στην συνέχεια προτείνεται ένα RL στην ψηφιακή επεξεργασία εικόνας με DSPs που ονομάζεται R-DImPr Lab (Remote Digital Image Processing Laboratory). Το συγκεκριμένο RL επιτρέπει την επιβεβαίωση μιας DSP εφαρμογής που αναπτύχθηκε από τον χρήστη αξιοποιώντας το API (Application Program Interface) του R-DImPr Lab. Η DSP εφαρμογή αναλαμβάνει την ψηφιακή επεξεργασία εικόνων που λαμβάνονται από τον διαθέσιμο αισθητήρα εικόνας. Κατά την διεξαγωγή του από απόσταση πειράματος ο χρήστης μέσω της ιστοσελίδας του RL αφού επιλέξει τις ρυθμίσεις του αισθητήρα εικόνας, έχει την δυνατότητα να παρατηρήσει τόσο στην αρχική όσο και στην επεξεργασμένη εικόνα. Με σκοπό την διεύρυνση των δυνατοτήτων του R-DimPr Lab σχεδιάστηκε και αναπτύχθηκε ένα σύστημα επεξεργασίας εικόνας με DSPs το οποίο παρέχει στους χρήστες την δυνατότητα να διεξάγουν από απόσταση πειράματα ελέγχοντας απομακρυσμένα, τόσο την λειτουργία της αντίστοιχης DSP εφαρμογής όσο και την θέση του αισθητήρα εικόνας. Ο έλεγχος της θέσης του αισθητήρα εικόνας επιτυγχάνεται μέσω ενός μηχανισμού κίνησης που βασίζεται σε δύο βηματικούς κινητήρες και επιτρέπει την περιστροφή του αισθητήρα εικόνας σε δύο άξονες. Επιπρόσθετα, διερευνείται η δυνατότητα ανάπτυξης από απόσταση πειραμάτων στην ψηφιακή επεξεργασία εικόνας με DSPs από τους χρήστες αξιοποιώντας το R-DSP Lab. Τέλος, προτείνεται ένα RL στην αρχιτεκτονική των υπολογιστών που επιτρέπει στους χρήστες να προγραμματίσουν σε assembly μια από τις δύο διαθέσιμες CPUs (Central Processing Units). Κατά την διαδικασία επιβεβαίωσης, αρχικά φορτώνεται στο FPGA (Field Programmable Gate Array) της διαθέσιμης αναπτυξιακής πλατφόρμας η υλοποίηση του συστήματος που βασίζεται στην επιλεγμένη CPU. Στην συνέχεια μέσω του GUI της ιστοσελίδας του προτεινόμενου RL, οι χρήστες έχουν την δυνατότητα να παρατηρήσουν βήμα προς βήμα τις μικρο-λειτουργίες που λαμβάνουν χώρα στην επιλεγμένη CPU κατά την εκτέλεση του προγράμματος. The subject of this Ph.D. dissertation deals with the development of a flexible and expandable architecture which will be exploited in the design of systems for the conduction of remote experiments. These systems are referred as RLs (Remote Laboratories) and allow the users to handle remotely the available laboratory equipment in order to perform remote experiments. Significant scientific efforts which deal with the development of RLs in several cognitive fields, have been documented in the international literature. However, even today a commonly accepted architecture for the development of RLs has not been adopted by the scientific community. At the beginning, an architecture for the development of RLs which is called ARIAL (ARchitecture of Internet Accessible Laboratories) and is independent of the cognitive field of the supported remote experiments, is proposed. This architecture is also independent of both the hardware and the software which will be utilized for the development of the corresponding RL. The ARIAL consists of two structural elements, the MWS (Main Web Server) and the WS (WorkStation). The MWS undertakes the management of the users and the available WSs. Each one of the multiple WSs is exclusively responsible for the conduction of the supported remote experiments. The communication between the MWS and the WSs is achieved through an internet accessible database. Therefore, the WSs can be installed in any geographic location allowing the development of federal RLs. However, the most important feature of the proposed architecture which contributes decisively to the sustainability of a RL, is the support of remote experiments designed and implemented by the users. In order to confirm the ARIAL, this Ph.D. dissertation also proposes a RL in digital signal processing with DSPs which is called R-DSP Lab (Remote Digital Signal Processors Laboratory). The R-DSP Lab provides the users with the ability either to perform one of the predefined remote experiments or to confirm the operation of a DSP application which is developed by them. In addition, the proposed RL allows the development of remote experiments by the users. In this case, the users implement offline both the desired DSP application and the GUI (Graphical User Interface) which undertakes the remote control of the above DSP application. During the conduction of the above remote experiments, the users are able to remote control the available laboratory instruments through a carefully designed web page. Subsequently, a RL in digital image processing with DSPs which is called R-DImPr Lab (Remote Digital Image Processing Laboratory), is also proposed. This RL allows the verification of a DSP application developed by the user utilizing the API (Application Program Interface) of R-DImPr Lab. The DSP application undertakes the digital process of images which are captured by the available image sensor. During the conduction of the remote experiment, the user through the web page of the proposed RL, selects the parameters of the image sensor and observes both the original and the processed image. In order to expand the features of the R-DImPr Lab, a digital image processing system based on DSPs was designed and developed. This system allows the users to perform remote experiments by controlling remotely both the DSP application and the position of the image sensor. The control of the image sensor’s position is achieved through a motion actuator which is based on two stepper motors and allows the rotation of the image sensor in two axes. In addition, this Ph.D. dissertation explores the possibility of the development of remote experiments in digital image processing with DSPs by the users utilizing the features of the R-DSP Lab. Finally, a RL in computer architecture which allows the users to program in assembly language one of the two available CPUs (Central Processing Units), is proposed. During the verification process, the implementation of the system which is based on the selected CPU, is loaded into the FPGA (Field Programmable Gate Array) of the available development platform. The users through the GUI of the proposed RL’s web page, are able to observe the micro-operations which take place in the selected CPU during the step by step program execution.

Η εργασία αυτή πραγματοποιήθηκε σε αποκλειστική συνεργασία του φοιτητή Αθανάσιου Μιχαήλ και του επίκουρου καθηγητή Ευάγγελου Δερματά του πανεπιστημίου Πατρών. Το θέμα αποφασίστηκε από κοινού των προαναφερόμενων προσώπων, στα πλαίσια των προπτυχιακών σπουδών του φοιτητή. Οι λόγοι που οδήγησαν σε αυτό είναι πολλοί. Όχι μόνο η ραγδαία αύξηση των ψυχαγωγικών εφαρμογών που χρησιμοποιούν τρισδιάστατες τεχνικές αλλά και η απόκτηση όλο και μεγαλύτερης σημασίας σε επιστημονικούς τομείς όπως της ιατρικής κίνησαν το ενδιαφέρον του φοιτητή. Επίσης, πρόσφατες χρήσεις σε υποβοηθητικά συστήματα οδηγών όπως στερεοσκοπικές ή κάμερες κοντινού εύρους αλλά και σε βιομηχανικές εφαρμογές με ρομπότ, καθιστούν γενικότερα τον τομέα υπολογιστικής όρασης ιδιαίτερα σπουδαίο. Πολλά προβλήματα απεικόνισης και προσανατολισμού στο χώρο μπορούν να λυθούν με μια χωρική αντίληψη από τον άνθρωπο. Για την αναπαράσταση στις τρεις διαστάσεις θα βασιστούμε στην παθητική στερεοσκόπιση και τη βαθμωτή δομή από κίνηση με Multi-View-Stereo. Στην υπολογιστική όραση η 3D ανακατασκευή είναι η διαδικασία της σύλληψης του σχήματος και της εμφάνισης πραγματικών αντικειμένων. Θα παρουσιαστούν οι διάφορες μέθοδοι εκτίμησης βάθους (ανάκτησης τρίτης διάστασης από δισδιάστατη ψηφιακή εικόνα). Θα δοθεί έμφαση στο γεωμετρικό υπόβαθρο και η παραπομπή σε αρκετές σημαντικές εργασίες όπου αυτό κρίνεται αναγκαίο. Θα αναφερθούμε τόσο στην μοντελοποίηση της κάμερας όσο και στην βαθμονόμησή της, βήμα απαραίτητο για μια ρεαλιστική αναπαράσταση. Στη συνέχεια περνάμε στην ψηφιακή επεξεργασία των εικόνων και την ανάδειξη σημείων ενδιαφέροντος επί αυτών. Ύστερα εξηγούνται οι βασικές αρχές τις επιπολικής γεωμετρίας κι έπειτα δίνεται βαρύτητα στη σθεναρότητα μεθόδων εκτίμησης. Παρουσιάζεται η διόρθωση των εικόνων με αντιπροσωπευτικά πειραματικά αποτελέσματα και τελικά φτάνουμε στην αραιή και πυκνή ανακατασκευή στις τρεις διαστάσεις. Κατά τη διάρκεια διεκπεραίωσης της εργασίας αφιερώθηκε αρκετός χρόνος για το θεωρητικό της μέρος, ώστε ο αναγνώστης να μπορέσει να κατανοήσει εύκολα τις βασικές αρχές και τα βασικά στάδια αναπαράστασης ενός τρισδιάστατου χώρου. Ταυτόχρονα απεικονίζονται γραφικά αποτελέσματα που τεκμηριώνουν τη θεωρία ή οδηγούν σε χρήσιμα συμπεράσματα. The current thesis has been written in an exclusive collaboration of the student Athanasios Michail and Assistant Professor Evangelos Dermatas of the University of Patras. The subject was decided jointly by the above persons in the context of the undergraduate study. There are many reasons for this decision. Not only the rapidly growth of entertainment applications using three-dimensional techniques but also the acquisition of more and more importance in the science sector, such as medicine, caught the student´s attention. Also, recent usages in Driver Assistance Systems like Stereoscopic or Near Range Cameras and industrial applications with robots, make the general sector of Computer Vision particularly important. Many specific depiction and spatial orientation problems can be solved by the spatial perception by humans. For the representation in three dimensions we will rely on stereoscopic vision and structure from motion in combination with Multi-View-Stereo. In Computer Vision the 3D reconstruction means a process of capturing the shape and appearance of real objects. We will present the various depth estimation methods (third dimension recovery from two-dimensional digital image). Emphasis will be placed at the geometric background and it will be referred to several important works where necessary. Both modeling of a camera and its calibration are mentioned. This is a necessary step for a realistic representation. Then we introduct digital image processing, highlighting the points of interest at captured frames. As a next step, we explain the basic principles of epipolar geometry and emphasize on the robust estimation methods. After we present the chapter of image rectification, we finally reach the dense reconstruction in three dimensions. A lot of time was spent to the theoretical part during this work, so that the reader can easily understand the basic principles and key stages of the representation of three-dimensional space. Simultaneously to this, graphed results are illustrated. They can substantiate the theory or lead to useful conclusions.

Τα σύνθετα υλικά χρησιμοποιούνται σε μία ευρεία γκάμα της παγκόσμιας βιομηχανίας, στην αεροναυπηγική, στις μεταφορές, στα αθλητικά είδη και πιο πρόσφατα στις υποδομές. Αναλόγως των εφαρμογών αξιοποιούνται και αντίστοιχης ποιότητας σύνθετα υλικά διότι το κύριο μέλημα είναι η μείωση του συνολικού κόστους της κατασκευής. Η μείωση του κόστους, προφανώς, δεν έρχεται από τα ίδια τα υλικά, αφού είναι πιο ακριβά από τα αντίστοιχα που χρησιμοποιούνται τώρα, αλλά από την αξιοποίηση τους σε ένα μακροχρόνιο σχέδιο. Για τους λόγους αυτούς γίνεται όλο ένα και μεγαλύτερη χρήση των σύνθετων υλικών. Παρόλα τα πλεονεκτήματα που παρουσιάζουν τα σύνθετα υλικά εμφανίζουν πολύ σοβαρά προβλήματα. Ένα κύριο πρόβλημα το οποίο αφορά την χρήση τους είναι ο προσδιορισμός της αντοχής τους όταν υποβάλλονται σε διάφορες καταπονήσεις. Παρατηρείται λοιπόν η μεγάλη ανάγκη που υπάρχει για την μελέτη των σύνθετων υλικών και για το λόγο αυτό υπάρχουν εξειδικευμένα εργαστήρια στα οποία μελετώνται οι μηχανικές ιδιότητες των σύνθετων υλικών. Όμως, πέραν των ενδογενών μηχανικών ιδιοτήτων που εμφανίζουν τα σύνθετα υλικά υπάρχουν και άλλοι παράγοντες που χρίζουν μελέτης όπως για παράδειγμα η επίδραση της θερμοκρασίας, της υγρασίας κ.α. Τα σύνθετα υλικά που αξιοποιούνται είναι με ενίσχυση συνεχών ινών και με μήτρα από πολυμερές σε ψευδοϊσότροπη "quasi-isotropic" διαστρωμάτωση. Τα εκάστοτε δοκίμια υφίστανται εναλλασσόμενη φόρτιση μέχρις ότου εμφανίσουν αστοχία. Για την διαδικασία της κόπωσης ορίζονται πειραματικά οι τιμές της συχνότητας ταλάντωσης και της μέγιστης εφαρμοζόμενης τάσης. Όλα τα δοκίμια, κατά την διάρκεια της κόπωσης, υφίστανται μόνο τάσεις εφελκυσμού. Η μελέτη της θερμοκρασίας πραγματοποιήθηκε μέσω παθητικής θερμογραφίας. Η παθητική θερμογραφία εξετάζει τα υλικά και τις δομές που σε φυσιολογικές συνθήκες παρουσιάζουν διαφορετική (συχνά υψηλότερη) θερμοκρασία από το περιβάλλον. Η παθητική θερμογραφία είναι ευρέως χρησιμοποιούμενη σε πλήθος εφαρμογών της βιομηχανίας, της προληπτικής συντήρησης, ιατρικής, δασικής πυρανίχνευσης, γεωργίας, βιολογίας, ανίχνευσης αερίων. Σε όλες αυτές τις εφαρμογές, εντοπίζονται ασυνήθιστες θερμοκρασίες σε σχέση με το περιβάλλον και υποδεικνύουν σημεία που πιθανόν χρήζουν προσοχής. Στην παρούσα εργασία έγινε χρήση μίας πειραματικής διάταξης που είναι σε θέση να προκαλεί καταπόνηση στα σύνθετα υλικά και με τη βοήθεια υπέρυθρης κάμερας κατέστη δυνατή η απόκτηση θερμικών εικόνων των σύνθετων υλικών κατά την διάρκεια της καταπόνησης τους. Οι εικόνες αυτές αναπαριστούν την χωρική κατανομή της θερμοκρασίας του δείγματος και όχι μόνο της επιφάνειας. Οι θερμικές εικόνες υπέστησαν ειδική επεξεργασία για την εξαγωγή χαρακτηριστικών με σκοπό να οδηγήσουν σε συμπεράσματα ικανά να ερμηνεύουν την συμπεριφορά της θερμοκρασίας. Τελικά, μέσω της μελέτης της συμπεριφοράς της θερμοκρασίας των σύνθετων υλικών υφιστάμενα κόπωση έγινε προσπάθεια για την πρόβλεψη και ανίχνευση αστοχιών σε αυτά τα υλικά. Composite materials are used in a wide range of global industry, such as aeronautics, transportation, and more recently in infrastructure. Composites with different quality are utilized because the main concern is to reduce the total cost of construction. Cost reduction is obviously not coming from the raw materials, as they are more expensive than those used now, but by exploiting them in a long-standing plan. The technological evolution and market requirements have led to an increasing demand of composite materials. Despite the advantages of composite materials they exhibit very serious problems. A fundamental problem concerning the engineering uses of composite materials is the determination of their resistance to combined states of cyclic stress (fatigue loading). Therefore, composite materials are needed to be studied and for this reason there are specialized laboratories studying their mechanical properties. Beyond the intrinsic mechanical properties of composites materials there are also other factors that need to be studied, for example the effect of temperature, humidity etc. In this project the behavior of the temperature of composites in fatigue loading is studied. The composite materials that are utilized are fiber reinforced plastics (FPR) in "quasi-isotropic" lay-up. Each sample is going under tensile constant stress cycling until experiencing failure. For the process of fatigue loading, experimental values of the oscillation frequency and the maximum applied stress are defined. The study of the temperature of composite materials was held by passive thermography. Passive thermography tests materials and structures which are naturally at different (often higher) temperature than ambient temperature. Important applications of passive thermography are in production, predictive maintenance, medicine, fire forest detection, building thermal efficiency survey programs, road traffic monitoring, agriculture and biology, medicine, detection of gas (by mean of absorbing tracer gas) and in nondestructive testing (NDT). In all these applications, abnormal temperature profiles indicate a potential problem that needs to be taken care of. In this project an experimental setup was developed which is capable of a) causing specific fatigue loading to the samples and b) obtaining thermal images of them during their fatigue loading. These images represent the spatial distribution of the sample temperature, not just the temperature of their surface. Also, these thermal images were specially processed for feature extraction in order to lead to conclusions capable of interpreting the behavior of temperature. Eventually, an effort was made to anticipate and discover failures in composites through the study of the behavior of the temperature that they develop.

Η παρούσα διπλωματική εργασία, πραγματεύεται την εύρεση της κυματομορφής της μεταβολής της φωτεινότητας φωτονίων που διέρχονται από το χέρι ανθρώπου και δίνουν πληροφορία για την αρτηριακή πίεση και κατ’ επέκταση τον υπολογισμό του καρδιακού ρυθμού ενός ατόμου με τη χρήση τεχνικών επεξεργασίας εικόνας. Χρησιμοποιώντας μια σειρά από διόδους εκπομπής, στο ορατό και υπέρυθρο φάσμα, κατευθύνουμε το φως προς ένα δίκτυο ιστών όπου αυτό είναι λεπτό και το διαπερνά (δάκτυλο, λοβίο αυτιού κλπ). Στη συνέχεια, μέσω μιας βιντεοκάμερας παίρνουμε τα υπό εξέταση δεδομένα. Συγκρίνοντας την απορρόφηση του φωτός στις διαδοχικές εικόνες και ύστερα από κατάλληλη επεξεργασία των εικόνων με τη βοήθεια του Matlab οδηγούμαστε στην εύρεση του καρδιακού ρυθμού. The present thesis deals with the determination of the waveform that depicts the fluctuation of the brightness of photons which pass through the hand of a person and provides information for the arterial pressure. Exploiting the results through digital image processing techniques, subject’s cardiac rhythm can be conclusively calculated. Using a series of diodes emitting in the visible spectrum along with a second series of diodes emitting in the infrared spectrum, we direct their light to a part of the human tissue which is thin (finger, earlobe etc) and can be easily penetrated. Afterwards via a CCD video camera we capture picture data of the light that is not absorbed. Cardiac rhythm can be calculated by comparing the absorption of light in successive pictures processed by digital imaging processing tools of Matlab.

Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη, η ανάπτυξη καθώς και η μερική εφαρμογή κάποιων μεθόδων για την ανίχνευση θέσης κάποιου οχήματος. Ιδιαίτερη βάση δόθηκε στη μελέτη και την ανάλυση της οπτικής ροής που θεωρείται βασική συγκριτικά με τις υπόλοιπες μεθόδους.Τέλος αναλύεται και μια μέθοδος κατάτμησης εικόνων. The goal of this thesis is to study, develop and implement some methods of car detection. Particular emphasis is given to the analysis of optical flow, which is considered to be critical compared to other methods. Finally an analysis of a method for image segmentation is being developed.

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η δημιουργία συστήματος που θα διευρύνει τις δυνατότητες των εξ’ αποστάσεως εργαστηρίων προσανατολισμένα σε θέματα ψηφιακής επεξεργασίας σήματος και εικόνας. Η υλοποίηση πραγματοποιήθηκε με το LabVIEW v 8.6 και ονομάστηκε R-DSP Server. Αξιοποιώντας τις δυνατότητες που προσφέρει ο R-DSP Server οι χρήστες μπορούν να αναπτύξουν τα δικά τους γραφικά περιβάλλοντα (Graphical User Interfaces -GUIs) τα οποία ονομάζονται προσαρμοζόμενα γραφικά περιβάλλοντα (Customized GUIs,) για τον απομακρυσμένο έλεγχο DSP εφαρμογών. Για την εύκολη και γρήγορη ανάπτυξη τέτοιων γραφικών εφαρμογών στο περιβάλλων του LabVIEW, αναπτύχθηκε μια σειρά εργαλείων που ονομάστηκε R-DSP LabVIEW Toolkit. Η εργασία ολοκληρώνεται με την παρουσίαση της λειτουργιάς του R-DSP Server αλλά και της χρήσης του R-DSP Toolkit. The purpose of this work is to present an approach which could expand the features of Remote Laboratories focused on embedded Digital Signal Processing (DSP) systems. The proposed approach is based on a system which is designed and developed with LabVIEW and is called R-DSP Server. Exploiting this system, users are able to develop their own Graphical User Interfaces (GUIs), named Customized GUIs, for the remote control and validation of real-time DSP applications. These GUIs are tailored to the needs of each DSP application and can be implemented in any programming language. The rapid design of Customized GUIs using LabVIEW for the communication with the R-DSP Server is achieved using an implemented set of functions, called R-DSP LabVIEW Toolkit.

296 σ., Η παρούσα διατριβή αφορά σε δύο θέματα: Το πρώτο περιλαμβάνει μία προσπάθεια εντοπισμού του τρόπου κατασκευής/σχεδίασης των φημισμένων τοιχογραφιών της Ύστερης Εποχής του Χαλκού (περί τα 1630 π.Χ. ), οι οποίες έχουν ανασκαφεί στο Ακρωτήρι Θήρας. Το δεύτερο θέμα αφορά στην αυτόματη ταυτοποίηση γραφέων αρχαίων επιγραφών με σκοπό την ορθή χρονολόγηση αυτών, η οποία είναι πολύ μεγάλης σημασίας για την Αρχαιολογία και την ορθή καταγραφή της Ιστορίας. Και τα δύο αυτά θέματα αντιμετωπίζονται για πρώτη φορά σε αυτήν την εργασία, αλλά και από την ερευνητική μας ομάδα. Το πρώτο θέμα αναπτύσσεται αναλυτικά στο πρώτο μέρος της παρούσης και περιλαμβάνει τα εξής επιμέρους στάδια: 1Α) Γίνεται μια πρώτη επεξεργασία των εικόνων των προς μελέτη τοιχογραφιών με σκοπό την εξαγωγή του περιγράμματος των απεικονιζομένων θεματικών ενοτήτων σε κατάλληλη μορφή. 1Β) Διατυπώνονται ορισμοί θεμελιωδών οντοτήτων καθώς και η βασική υπόθεση περί χρήσεως γεωμετρικών καμπυλογράφων στη σχεδίαση των τοιχογραφιών. 1Γ) Επιλέγονται πιθανά γεωμετρικά πρότυπα των καμπυλογράφων, με κριτήρια αρχαιολογικής και ιστορικής φύσεως. 1Δ) Γίνεται μία πρώτη εκτίμηση των πιθανών μονοκονδυλιών με χρήση της καμπυλότητας και ελαχιστοποίηση κατάλληλα επιλεγμένων συναρτήσεων λάθους. 1Ε) Παρουσιάζεται μια πρωτότυπη εξαντλητική μέθοδος προσαρμογής καμπυλών, η οποία προσφέρει την αδιαμφισβήτητα βέλτιστη σχετική θέση αυτών. 1ΣΤ) Επί τη βάσει των προηγουμένων, προσδιορίζονται οι ακριβείς παράμετροι των πιθανών καμπυλογράφων. 1Ζ) Υποστηρίζεται ουσιωδώς η υπόθεση περί χρήσεως καμπυλογράφων, με έμμεση αναπαραγωγή του τρόπου σχεδίασης των περιγραμμάτων. Παράλληλα προσδιορίζονται τα ακριβή όρια των πιθανών μονοκονδυλιών πάνω στις ζωγραφισμένες θεματικές ενότητες. Τα σχετικά αποτελέσματα μαζί με οπτική απόδοση τους επί των εικόνων των τοιχογραφιών παρουσιάζονται στο τέλος του πρώτου μέρους. Στο δεύτερο μέρος αυτής της εργασίας παρουσιάζεται για πρώτη φορά μια ολοκληρωμένη μέθοδος αυτόματης ταυτοποίησης γραφέα αρχαίων επιγραφών, η οποία περιλαμβάνει τα εξής επιμέρους στάδια: 2Α) Πραγματοποιείται μία πρώτη επεξεργασία των εικόνων των προς μελέτη επιγραφών με σκοπό την εξαγωγή του περιγράμματος, σε κατάλληλη μορφή, όλων των υλοποιήσεων των συμβόλων της αλφαβήτου (συμβολογραμμάτων) που εμφανίζονται σε αυτές. 2Β) Καθορίζονται κρίσιμα σημεία καμπής επί κάθε υλοποιήσεως ενός συμβολογράμματος, με ελαχιστοποίηση κατάλληλα επιλεγμένων συναρτήσεων λάθους και χρήση της καμπυλότητας. 2Γ) Πραγματοποιείται βέλτιστη προσαρμογή των υλοποιήσεων των περιγραμμάτων του ιδίου συμβολογράμματος με επέκταση και κατάλληλη τροποποίηση της μεθόδου προσαρμογής καμπυλών που παρουσιάζεται στο πρώτο μέρος. 2Δ) Επί της θέσης βέλτιστης προσαρμογής των περιγραμμάτων δύο γραμμάτων, ορίζονται ποσότητες που περιγράφουν την ποιότητα προσαρμογής. 2Ε) Διατυπώνονται πρωτότυπα στατιστικά κριτήρια για τον υπολογισμό της πιθανοφάνειας και τον έλεγχο της υπόθεσης εάν μία επιγραφή ανήκει σε ένα γραφέα ή όχι. 2ΣΤ) Παρουσιάζεται μία επιπλέον μέθοδος ταυτοποίησης γραφέα, η οποία χρησιμοποιεί γεωμετρικά χαρακτηριστικά που εξάγονται αυτόματα από τα περιγράμματα των γραμμάτων. Οι τιμές αυτών των χαρακτηριστικών ακολουθούν συγκεκριμένες στατιστικές κατανομές με χρήση των οποίων διατυπώνονται περαιτέρω κριτήρια για το εάν μια επιγραφή έχει χαραχθεί από ένα γραφέα ή όχι. 2Ζ) Και οι δύο ανωτέρω μέθοδοι συνολικά χρησιμοποιούνται για την ταυτοποίηση του γραφέα 32 αρχαιοελληνικών επιγραφών, τις οποίες επέλεξε ο παγκοσμίου φήμης επιγραφολόγος κύριος Steven Tracy τ. διευθυντής της Αμερικανικής Σχολής Κλασσικών Σπουδών στην Αθήνα και νυν καθηγητής της σχολής ιστορικών σπουδών του ινστιτούτου προηγμένων σπουδών του Princeton στο New Jersey των Ηνωμένων Πολιτειών. Ο ίδιος κατά βάσιν, καθώς και άλλοι διακεκριμένοι επιγραφολόγοι, αξιολόγησαν την επίδοση του συστήματος. Ο τρόπος εφαρμογής της μεθόδου ως και τα σχετικά αποτελέσματα παρουσιάζονται στο τέλος του δευτέρου μέρους. Τα αποτελέσματα και οι σχετικές μέθοδοι που αναφέρονται σε αυτή τη διατριβή παρουσιάζονται σε δέκα άρθρα δημοσιευμένα σε έγκριτα διεθνή επιστημονικά περιοδικά., The present thesis treats and tackles two main problems in the fields of Pattern Recognition, Digital Image Processing and Archaeometry. Consequently the thesis consists of two interconnected parts: The first part of the present work deals with the problem of determining the method of drawing of a number of celebrated and beautiful wall-paintings belonging to the Late Bronze Age (c. 1630 B.C.). These wall paintings have been excavated at Akrotiri, Thera, Greece. The second part deals with the automated identification of the writer of Ancient Greek inscriptions. The solution of this problem assists the archaeologists and historians in dating the content of the inscriptions. Actually, this seems to be the only objective method of dating this content in the case there is no explicit reference of a fact or an event in the inscription that can help the scholars in the process of dating. It should be emphasized that the unambiguous dating of the content of the inscriptions is the most powerful source in the study of History. More analytically the solution of the first problem presented in this thesis includes the following procedures. 1A) A first stage possessing of the wall paintings digital images takes place. The goal of this stage is to extract the contour of the main thematic entities of the wall paintings. This contour is determined in an appropriate form, necessary for the subsequent analysis. 1B) A number of fundamental definitions is given and the main hypothesis is stated, namely that geometrical stencils were used for the drawing of the considered wall paintings. 1C) Families of geometrical curves are selected as potential prototypes of the employed stencils. The selection is based on archaeological and historical criteria. 1D) A first estimation of the probable one stoke parts of the contour is undertaken. This estimation is based on curvature consideration and minimization of corresponding error functions. 1E) A novel exhaustive curve fitting method is introduced, which offers unambiguously optimal matching of two digital curves. 1F) Taking into consideration the previous stages, the exact values of the stencils parameters are determined. 1G) The hypothesis that stencils were used for the drawing of the considered wall paintings is supported substantially. At the same time, the most probable limits of the one stroke contour parts are determined. The related results are presented in the final section of this first part, together with a visual representation of the one stoke parts and the corresponding stencil segments on the wall paintings. In the second part of the thesis a method for the automated identification of the writers of Ancient Greek inscriptions is presented for the first time. This method consists of the following actions. 2A) A first stage possessing of the inscriptions digital images takes place. The goal of this stage is to extract a proper form of the contour of the letters on the inscriptions, necessary for the subsequent analysis. 2B) Critical turning points of the letter contours are spotted via minimization of properly defined curvature based error functions. 2C) Optimal matching of the contours of the realizations of the same alphabet symbols on the inscriptions is performed. This matching is achieved by means of a novel exhaustive curve fitting method, which is an extension of the method presented in 1E). 2D) Proper original quantities are defined, which describe the quality of matching of two letters contours. 2E) Novel statistical criteria are employed for stating and performing proper statistical tests of the hypothesis that two inscriptions have been cut by the same hand or not. The same criteria are employed for the computation of the likelihood that two inscriptions are curved by the same cutter. 2F) An additional method of writer identification is introduced, which employs properly defined geometric characteristics of a letter realizations contour. The values of these characteristics follow specific distribution functions, which are used for the development of additional statistical criteria for writer identification. 2G) Both methods have been used for the identification of the writers of 32 Ancient Greek inscriptions, which have been selected by the prominent epigraphist-archaeologist professor Steven Tracy. The methods and the developed criteria offered identification results, which have been fully accepted as correct by prof. Tracy and other prominent epigraphists for all 32 inscriptions. Ten (10) articles, associated with the results and methods presented in the thesis, appear in International Scientific Journals., Παναγιώτης Χ. Ρουσόπουλος

Στην παρούσα διπλωματική εργασία ασχοληθήκαμε με την εύρεση του καρδιακού παλμού ενός ατόμου με τεχνικές ψηφιακής επεξεργασίας εικόνας στο κοντινό και στο μέσο υπέρυθρο φάσμα. Χρησιμοποιήσαμε μια σειρά από διόδους εκπομπής στο υπέρυθρο φάσμα και μια βιντεοκάμερα με την οποία πήραμε τα προς εξέταση δεδομένα. Στηριζόμαστε στην ιδιότητας της αιμοσφαιρίνης να απορροφά το υπέρυθρο φως ορισμένου μήκους κύματος. Επεξεργαζόμενοι το οπτικό υλικό που προκύπτει από τις μετρήσεις μας με κατάλληλες μεθόδους μπορούμε να πλησιάσουμε στην εύρεση του καρδιακού ρυθμού, μελετώντας τα βιολογικά σήματα και ευρίσκοντας μεθόδους βελτίωσης τους. Θα κάνουμε μία σύντομη αναφορά στα κεφάλαια που περιλαμβάνει η εργασία αυτή. Στην αρχή γίνεται μια γνωριμία με τον τομέα της Βιοιατρικής Τεχνολογίας, τις εφαρμογές αυτού και τους κλάδους που τον συνθέτουν. Εν συνεχεία, δίνονται κάποιες εισαγωγικές έννοιες σε σχέση με τα βιολογικά σήματα καθώς και οι βασικές αρχές επεξεργασίας αυτών. Κατόπιν προσεγγίζονται βασικές έννοιες φυσιολογίας του καρδιοκυκλοφοριακού συστήματος και της αιμοσφαιρίνης, καθώς διαδραματίζει σημαντικότατο ρόλο στην πειραματική μας διαδικασία. Ακολουθεί η περιγραφή της πειραματικής διάταξης καθώς και τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τις πειραματικές διαδικασίες που πραγματοποιήθηκαν στο εργαστήριο μας. Στα επόμενα τρία κεφάλαια πραγματοποιείται η επεξεργασία των σημάτων μας αρχικά με τη βοήθεια του μετασχηματισμού Fourier και έπειτα με τη χρήση μιας σειράς κατωδιαβατών φίλτρων εφαρμοσμένων στα σήματα φωτεινότητας αλλά και στις εικόνες που προέκυψαν από το πειραματικό μέρος της εργασίας. Παραθέτουμε τα αποτελέσματα και τα συμπεράσματα μας από τη μελέτη αυτών. Τέλος,γίνεται αναφορά στις βασικές αρχές που διέπουν την απορρόφηση του φωτός κια στις βασικές διεργασίες που συνtελούν στη λειτουργία αυτή. In this paper we dealt with finding the heartbeat of a person with digital image processing techniques in the near and mid infrared range. We used a series of infrared emitting diodes spectrum and a CCD video camera with which we got to test data. We rely on the status of hemoglobin to absorb the infrared light of certain wavelength. By editing visual materials resulting from our measurements using appropriate methods we can get closer to finding the rhythm, studying the biological signals. In the beginning there is an introduction to the field of medical technology, applications and industries such as it is composed. Then, we present some introductory concepts in relation to biological signals and the basic principles of processing. Afterwards, we approached concepts of circulation physiology and the properties of hemoglobin, as it plays a crucial role in our experimental procedure. We also describe the experimental setup and the results of the experimental procedures performed in our laboratory. The next three chapters are about the processing of signals using the Fourier transformation and then we use a series of low-pass filters applied to luminance signals and images obtained from the experimental part. Then we refer to the results and conclusions from our study which shows similarities between the heart rate curve and the luminance curve. Finally, reference is made to the basic principles governing the absorption of light,as it is the basic feature used to interpret our results.

Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με την εκτίμηση του χρώματος αντικειμένων τα οποία απεικονίζονται σε φωτογραφίες, μέσω χρωματικής ισοστάθμισης και κατά συνέπεια μέσω διαχωρισμού των συνιστωσών ανάκλασης του φωτός. Συγκεκριμένα, εφαρμόσθηκε μια μέθοδος εκτίμησης του χρώματος αντικειμένων χρησιμοποιώντας μια βάση δεδομένων πολλαπλών εικόνων οι οποίες επεξεργάστηκαν ψηφιακά. Οι φωτογραφίες της βάσης δεδομένων απεικονίζουν την ίδια σκηνή και λήφθηκαν τοποθετώντας τη φωτεινή πηγή σε διαφορετική θέση στην περίπτωση κάθε φωτογραφίας. Η εργασία βασίστηκε κατά ένα μεγάλο μέρος σε άρθρα και πληροφορίες που συλλέχθηκαν από το διαδίκτυο. Τα πειραματικά αποτελέσματα ήταν ικανοποιητικά και έδειξαν πως ο συγκεκριμένος αλγόριθμος επιτυγχάνει χρωματική ισοστάθμιση και απόδοση χρωμάτων με καλή ακρίβεια και μικρή υπολογιστική πολυπλοκότητα. The present Diploma Thesis deals with color estimation of objects which are depicted in photos, through color constancy and thus by separating the reflection components of light. We applied a method for estimating the color of objects using a database of multiple images that were digitally processed. The photos of the database represent the same scene and were obtained by placing the light source in a different location while capturing each photo. The present work was largely based on articles and information gathered from the internet. The experimental results were satisfactory and showed that the specific algorithm achieves color constancy and color estimation with good accuracy and low computational complexity.

Στα πλαίσια της διατριβής μελετήθηκε αρχικά το πρόβλημα της εύρεσης της θέσης του υφάσματος επάνω στην τράπεζα εργασίας με μεθόδους ψηφιακής ανάλυσης σημάτων βίντεο, παρουσία φαινομένων παραμόρφωσης και μερικής επικάλυψης του υφάσματος. Οι νέες μέθοδοι εντοπισμού που αναπτύχθηκαν αξιολογήθηκαν πειραματικά παρουσιάζοντας ικανοποιητική ακρίβεια εντοπισμού και ανοχή του συστήματος σε μερικές επικαλύψεις και παραμορφώσεις. Μετά την ολοκλήρωση της ραφής του υφάσματος πραγματοποιείται αυτόματος εντοπισμός της θέσης της ραφής από ψηφιακές φωτογραφίες. Αναπτύχθηκαν τρείς πρωτότυπες μέθοδοι εντοπισμού της θέσης της ραφής οι οποίες διαφοροποιούνται στο στάδιο της προεπεξεργασίας. Η πειραματική αξιολόγηση γίνεται σε βάση δεδομένων που περιέχει 118 εικόνες έτοιμων ενδυμάτων. Προτού πραγματοποιηθεί ποιοτικός έλεγχος ραφής, οι εικόνες κανονικοποιούνται ως προς τη θέση και τον προσανατολισμό της ραφής χρησιμοποιώντας τις παραπάνω μεθόδους αυτόματου εντοπισμού της θέσης της ραφής. Αναπτύχθηκαν και αξιολογήθηκαν τρείς διαφορετικές μέθοδοι αυτόματης αναγνώρισης της ποιότητας σε δείγματα ραφής οι οποίες εξάγουν τρία διαφορετικά σύνολα χαρακτηριστικών. Η πρώτη μέθοδος βασίζεται σε φασματικά χαρακτηριστικά, η δεύτερη στην επιβολή αυτό-σκίασης, ενώ η τρίτη βασίζεται στην εκτίμηση της ανομοιομορφίας της επιφάνειας των δειγμάτων ραφής. Η πειραματική αξιολόγηση γίνεται σε βάση δεδομένων δειγμάτων ραφής που περιλαμβάνει 325 ραφές. Η εκτίμηση της ποιότητας ραφής πραγματοποιείται με ταξινόμηση σε πέντε διατεταγμένους βαθμούς ποιότητας. Σε αυτήν την κατεύθυνση, προτείνονται και συγκρίνονται τέσσερις μέθοδοι αναγνώρισης προτύπων διατεταγμένων κατηγοριών. Η πρώτη μέθοδος χρησιμοποιεί για την ταξινόμηση μοντέλο σύμμετρων αναλογιών πιθανότητας. Η δεύτερη μέθοδος κάνει αναγνώριση με χρήση γραμμικού μοντέλου. Οι άλλες δύο μέθοδοι είναι πρωτότυπες και επίσης χρησιμοποιούν γραμμικό μοντέλο για την ταξινόμηση. Η διαφοροποίησή τους από τη δεύτερη μέθοδο είναι ότι η επιλογή των αριθμητικών τιμών των διατεταγμένων κατηγορίων δεν γίνεται αυθαίρετα., αλλά προκύπτει ως λύση προβλημάτων ελαχιστοποίησης.. Η πειραματική αξιολόγηση και σύγκριση των μεθόδων στο πρόβλημα του ποιοτικού ελέγχου ραφών οδηγεί στην επιλογή του μοντέλου σύμμετρων αναλογιών πιθανότητας σε περίπτωση που υπάρχει ικανός αριθμός παραδειγμάτων εκπαίδευσης, ενώ σε αντίθετη περίπτωση μπορεί να προτιμηθεί το γραμμικό μοντέλο αφού προηγηθεί βελτιστοποίηση με χρήση κάποιας εκ των δύο προτεινόμενων μεθόδων επιλογής αριθμητικών τιμών. One of the problems studied in the present dissertation is that of the detection of the fabrics’ position on the working area. The proposed detection methods are based on image processing and analysis techniques and take into consideration both partial occlusion and fabric deformation. The methods have been experimentally evaluated and the results indicate sufficient detection accuracy and robustness regarding partial occlusion and fabric deformation. After sewing the fabric, the position and orientation of the seam is automatically detected. Three novel seam detection methods have been developed using different pre-processing techniques. The experimental evaluation of the three detection methods is made on a database containing 118 images of ready sewn garments. Before performing seam quality control the seam images are normalized with respect to the seam position and orientation, using the aforementioned seam detection methods. Feature selection has been studied next, extracting three different sets of features and assessing seam quality using three different methods. The first method uses spectral features; the second method is based on the detection of self-shadows onto the seam specimens, while the third method is based on the estimation of the surface roughness of the specimens. The experimental evaluation of the proposed methods is made on a database containing 325 images of seam specimens. Seam quality control is performed by classifying the seam specimens into five ordinal grades of quality. In this direction, four classification methods are proposed and evaluated, taking into account the ordered arrangement of the classes. The first method uses the proportional odds model; while the second method uses a linear model. The other two methods are novel and also employ a linear model. The difference between these two methods and the second method is that the numerical values they are assigning to the ordered categories are not arbitrary like in the case of the second method. The experimental evaluation of these four methods indicates that in case of a large number of training data, the first method which is based on the proportional odds model is more efficient, while in case of an insufficient number of training data the linear model optimized by one of the two novel methods should be selected.

Περιέχει εικόνες, σχήματα και ευρετήριο 149 σ.

65 σ.

Η τεχνητή νοημοσύνη έχει ως στόχο τη δημιουργία συμπεριφορών, είτε από προγράμματα-πράκτορες, είτε από μηχανήματα-ρομπότ, οι οποίες επιδεικνύουν κάποια βασική ευφυΐα. Σήμερα, ο άνθρωπος μπορεί να κατασκευάζει διαφόρων ειδών ρομπότ με σκοπό να εκτελούν κάποιες ενέργειές του, ωστόσο κάθε τέτοιο ρομπότ χρειάζεται να εκπαιδευτεί κατάλληλα για να τις εκτελεί σωστά και κάποιες φορές ίσως να αποτυγχάνει. Η παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζει την ανάπτυξη μιας «ανθρώπινης» συμπεριφοράς στο ανθρωποειδές ρομπότ ΝΑΟ, η οποία αφορά στην οπτική αναγνώριση ενός χειρόγραφου κειμένου (λέξης) από το ρομπότ και στη γραφή αυτού του ίδιου κειμένου σε έναν λευκό πίνακα με τη χρήση ενός μαρκαδόρου που κρατάει στο χέρι του. Πιο συγκεκριμένα, το ΝΑΟ έχει εκπαιδευτεί με συνελικτικά νευρωνικά δίκτυα (Convolution Neural Networks) και ένα σύνολο δεδομένων από εικόνες με κεφαλαία χειρόγραφα γράμματα του λατινικού αλφαβήτου για να αναγνωρίζει γράμματα. Επίσης, έγινε εκπαίδευση του ΝΑΟ στην γραφή κεφαλαίων χαρακτήρων του λατινικού αλφαβήτου μέσω μιας διαδικασίας χειροκίνητης καθοδήγησης των αρθρώσεων του βραχίονά του από τον άνθρωπο-εκπαιδευτή και καταγραφής των χρονισμένων τροχιών των αρθρώσεων μέσα από το εξειδικευμένο λογισμικό Choregraphe. Η ενοποίηση των επιμέρους τμημάτων της επιθυμητής συμπεριφοράς έγινε με χρήση της γλώσσας προγραμματισμού Python. Κατά την εκτέλεση της τελικής συμπεριφοράς, το ρομπότ ΝΑΟ λαμβάνει κάποια εικόνα από την κάμερά του, την επεξεργάζεται με κατάλληλους αλγορίθμους επεξεργασίας εικόνας από τη βιβλιοθήκη OpenCV, εφαρμόζει το εκπαιδευμένο νευρωνικό δίκτυο και ανιχνεύει ακολουθίες (λέξεις) από χειρόγραφα γράμματα που βλέπει γραμμένα στον πίνακα. Στη συνέχεια γράφει ένα-ένα τα γράμματα που έχει αναγνωρίσει στον λευκό πίνακα, εκτελώντας τις κατάλληλες κινήσεις με τον βραχίονα που κρατάει τον μαρκαδόρο, μετατοπίζοντας τη θέση του κάθε φορά, ώστε να αναπαραχθεί ορθά η ίδια ακολουθία γραμμάτων. Η προσέγγιση αυτή ολοκληρώθηκε με επιτυχία, εφόσον το ρομπότ ΝΑΟ σημειώνει υψηλά ποσοστά ακρίβειας στην ορθή οπτική αναγνώριση των χειρόγραφων γραμμάτων που του δίνονται, αλλά και στην ορθή, ευανάγνωστη καταγραφή τους με ανεπαίσθητες διαφοροποιήσεις. Η συμπεριφορά αυτή, η οποία προσομοιάζει σε προσφιλείς διαδικασίες μάθησης των παιδιών, μπορεί να αποτελέσει σημείο ενδιαφέροντος ως διαδραστική τεχνολογική επίδειξη σε εκδηλώσεις STEM για παιδιά., Artificial intelligence aims to create behaviors, either by software agents or by robotic machines, which exhibit some basic intelligence. Today, humans can build different types of robots in order to perform some of their actions; however, each such robot needs to be properly trained to perform them accurately and sometimes it may fail. This diploma thesis presents the development of a "human" behavior on the humanoid robot NAO, which involves the visual recognition of a handwritten text (word) by the robot and the writing of the same text on a whiteboard using a marker held in his hand. More specifically, the NAO has been trained with Convolution Neural Networks and a dataset of uppercase handwritten letters of the Latin alphabet to recognize letters. NAO was also trained in the writing of uppercase letters of the Latin alphabet through a process of manual guidance of the arm joints by the man-trainer and recording of the timed trajectories of the joints through the specialized Choregraphe software. The individual components of the target behavior were integrated using the Python programming language. During the execution of the final behavior, the NAO robot receives an image from its camera, processes it with appropriate image processing algorithms from the OpenCV library, applies the trained neural network and detects sequences (words) of handwritten letters that it sees written on the board. Then, the robot writes one by one the letters that have been identified on the whiteboard, performing the appropriate movements with the arm holding the marker, shifting its position each time, so that the same sequence of letters is reproduced correctly. This approach was completed successfully, since the NAO robot achieves high percentages of accuracy in the correct visual recognition of the handwritten letters given to it, but also in their correct, legible writing with subtle differences. This behavior, which resembles children's learning processes, can be a point of interest as an interactive technological demonstration at STEM events for kids.

Τα τελευταία χρόνια, η τεχνική της τριχοειδοσκόπησης στην περιοχή των νυχιών έχει αναδειχθεί ως μια ασφαλές και ακριβής τεχνική που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό τόσο των χαρακτηριστικών όσο και της μορφολογίας των τριχοειδών αγγείων που βρίσκονται στο περιοχή των νυχιών. Διάφοροι μελετητές έχουν αποδείξει την ύπαρξη συσχέτισης μεταξύ της μορφολογίας των αγγείων αυτών με την ύπαρξη κάποιας υποβόσκουσας ρευματικής πάθησης, όπως η συστημική σκλήρυνση. Παρότι η τριχοειδοσκόπηση των νυχιών έχει ξεκινήσει από τις αρχές της δεκαετίας του 1970, η αξιολόγηση των τριχοειδών αγγείων πραγματοποιείται ακόμα και σήμερα μέσω οπτική παρατήρησης από ειδικά καταρτισμένους ιατρούς. Έτσι, ο στόχος αυτής της διπλωματικής είναι η σχεδίαση ενός αυτοματοποιημένου συστήματος επεξεργασία εικόνας που θα διευκολύνει τη διαγνωστική διαδικασία, παρέχοντας στους γιατρούς περισσότερες πληροφορίες σχετικά με την κατάσταση των τριχοειδών αγγείων. Με αυτόν τον τρόπο το σύστημα, μακροπρόθεσμα, θα συμβάλει στη μείωση της ασάφειας των διαγνωστικών διαδικασιών όπως επίσης στη δημιουργία αποτελεσμάτων μεγαλύτερης ακρίβειας και ευαισθησίας. Η προτεινόμενη προσέγγιση αποτελείται από τις φάσεις της κατάτμησης και της εξαγωγή χαρακτηριστικών. Τέλος, τα αποτελέσματα αξιολογούνται συγκριτικά με τις μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν με το χέρι πάνω στα ίδια χαρακτηριστικά προκειμένου να μπορέσει να γίνει αξιολόγηση του συστήματος., Over the years, nail-fold capillaroscopy has emerged as a safe, noninvasive, and accurate technique that can be used in determining the characteristics and the morphology of the blood capillaries near the nail-fold area. Various scholars have proved the connection between the morphology of the blood capillaries and the risks of rheumatic diseases such as the system sclerosis. While nail-fold capillaroscopy has been in practice since the early 1970s, assessment of blood capillaries is still performed using visual examination by medical officers. Thus, the objective of this study is to design an automated image processing system which will ease the diagnostic process by providing the doctors with more information on the state of the capillaries. This way the system will, in the long run, help in reducing diagnostic ambiguity and also in creating more concise and realizable results. The proposed approach consists a segmentation phase and a feature extraction phase. Finally, the system’s results are evaluated by comparing the automated calculations to the values that were measured manually in respective features.

Περίληψη: Η ανίχνευσή του ματιού είναι ένα πεδίο έρευνας στον τομέα της μηχανικής όρασης που αναπτύσσεται με μεγάλο ρυθμό τα τελευταία χρόνια, καθώς μπορεί να εξυπηρετήσει σε πάρα πολλές εφαρμογές. Η παρούσα διπλωματική εργασία επικεντρώνεται στον εντοπισμό θέσης της κόρης, αφού αποτελεί την βάση για την υλοποίηση οποιασδήποτε εφαρμογής σχετίζεται με την ανίχνευσή του ματιού ή της ίριδας. Στόχος της παρούσης διπλωματικής εργασίας είναι η σχεδίαση και η υλοποίηση ενός ενσωματωμένου συστήματος, βασισμένου σε αναδιατασσόμενη λογική που θα εντοπίζει το κέντρο και την ακτίνα της κόρης. Για το σκοπό αυτό μελετήθηκαν ήδη γνωστοί αλγόριθμοι που σχετίζονται με τον εντοπισμό κόρης, μοντελοποιήθηκαν οι αλγόριθμοι Set και Pupil Labs στην Matlab και τα συμπεράσματα που εξήχθησαν χρησιμοποιήθηκαν για να προτείνουμε μία δικιά μας μοντελοποίηση. Στην συνέχεια με την βοήθεια του Xilinx System Generator υλοποιήσαμε την σχεδίαση Hardware της προτεινόμενης μοντελοποίησης, η οποία εκτελέστηκε στην FPGA ZC706.