Νέες Προηγμένες Μέθοδοι Αναγνώρισης Προτύπων Με Εφαρμογές Στην Επεξεργασία Βιοσημάτων Και Την Αυτόματη Τρισδιάστατη Ανακατασκευή Θραυσμένων Αντικειμένων

Abstract

Στην παρούσα διατριβή αναπτύσσονται μεθοδολογίες ανάλυσης, αναγνώρισης και προσαρμογής προτύπων. Κάθε μία από τις μεθοδολογίες αυτές υποστηρίζει την ανάπτυξη αντίστοιχου πληροφοριακού συστήματος για την επίλυση πραγματικών προβλημάτων στις περιοχές της Βιοϊατρικής και της Αρχαιομετρίας.Ειδικότερα, εν πρώτοις, παρουσιάζεται μία νέα μέθοδος επεξεργασίας των βιοσημάτων που ανήκουν στην κλάση των προκλητών δυναμικών. Η εργασία βασίζεται στα αποτελέσματα ενός πειράματος που καταγράφει ηλεκτροεγκεφαλικά σήματα, τα οποία παράγονται όταν ένα υγιές υποκείμενο καλείται να πραγματοποιήσει ορθούς (Αριστοτέλειους) συλλογισμούς ή να εξάγει "παράδοξα" (κατά Ζήνωνα) συμπεράσματα. Με χρήση προηγμένων τεχνικών αναγνώρισης προτύπων και επεξεργασίας σημάτων, πραγματοποιείται επιτυχής κατάταξη των βιοσημάτων αυτών σε διαφορετικές ομάδες, ανάλογα με την εκάστοτε υποκείμενη εγκεφαλική λειτουργία. Επιπρόσθετα, η παρούσα διατριβή υποστηρίζει σαφώς την άποψη ότι η Αριστοτέλεια λογική συνεπαγωγή αφενός και τα "παράδοξα" συμπεράσματα του Ζήνωνος αφετέρου, πέρα από την ουσιωδώς διαφορετική φιλοσοφική τους διάσταση, γεννώνται από διαφορετικές εγκεφαλικές λειτουργίες. Από τη σχετική ανάλυση προκύπτει ότι οι λειτουργίες αυτές πιθανόν εδράζονται σε διαφορετικές περιοχές του εγκεφάλου.Εν συνεχεία, στην παρούσα διατριβή παρουσιάζονται επίσης καινοτόμες μέθοδοι αναγνώρισης προτύπων και επεξεργασίας τρισδιάστατων αναπαραστάσεων θραυσμάτων με σκοπό τον αυτόματο εντοπισμό πιθανών συνενώσεων των θραυσμάτων αυτών. Συγκεκριμένα, οι σχετικές μεθοδολογίες που αναπτύχθηκαν, εφαρμόστηκαν στη μερική εικονική αυτόματη ανακατασκευή θραυσμένων αρχαιολογικών ευρημάτων πολύ μεγάλης ιστορικής και αρχαιολογικής σημασίας. Τα ευρήματα αυτά αφορούν τόσο σε μυκηναϊκές τοιχογραφίες του 13 αιώνα π.Χ. από την ανασκαφή της Τίρυνθας, όσο και σε θραύσματα/όστρακα ταφικών αγγείων της ίδιας περιόδου που φυλάσσονται στην Προϊστορική Συλλογή του Εθνικού Αρχαιολογικού Μουσείου.Συγκεκριμένα, αναπτύχθηκαν μία πρωτότυπη μέθοδος ανακατασκευής θραυσμένων αντικειμένων που έχουν την μία πλευρά τους σχεδόν επίπεδη, όπως είναι η περίπτωση των θραυσμένων τοιχογραφιών, ως και μία πρωτότυπη μέθοδος ανακατασκευής θραυσμένων αντικειμένων οποιασδήποτε γεωμετρικής μορφής, όπως είναι η περίπτωση των οστράκων ταφικών αγγείων. Η προσέγγιση που ακολουθήθηκε, λαμβάνει υπόψιν της την τρισδιάστατη απεικόνιση των θραυσμάτων, η οποία επιτυγχάνεται με τη χρήση τρισδιάστατου σαρωτή (3d scanner). Ακολούθως, η μεθοδολογία χρησιμοποιεί ένα σύνολο μαθηματικά θεμελιωμένων κριτηρίων ομοιότητας, επί τη βάσει της Θεωρίας Μεταβολών, που οδηγούν στην αυτόματη διαπίστωση του εάν δύο θραύσματα μπορούν να συναρμοστούν μεταξύ τους ή όχι. Τα κριτήρια είναι είτε απορριπτικά, δηλαδή αποφαίνονται με μεγάλη επιτυχία εάν δύο θραύσματα δεν ταιριάζουν σε μία συγκεκριμένη θέση είτε ικανά, καθώς προσφέρουν τελεσίδικη απόφαση προσαρμογής και εφαρμόζονται μόνο σε θέσεις που τα πρώτα κριτήρια το επιτρέπουν. Η εφαρμογή των μεθόδων έγινε με ανάπτυξη ειδικού πρωτότυπου πληροφοριακού συστήματος που υλοποιούσε τα προαναφερθέντα κριτήρια. Το σύστημα αυτό επιβεβαίωσε συνενώσεις θραυσμάτων που σχημάτιζαν νησίδες τοιχογραφιών ως και τμημάτων αγγείων, αλλά και εντόπισε νέες ορθές νησίδες ενώσεων για πρώτη φορά.