Strukturní a syntaktické rozpoznávání
Rozpoznávání obrazců VIII · Michal Haindl · podklady 2023–2024.
Místo jediného příznakového vektoru popíšeme části objektu a jejich vztahy. Pracovat budeme se slovy, stromy, gramatikami, automaty a grafy.
Rozpoznávání obrazců VIII · Michal Haindl · podklady 2023–2024.
Místo jediného příznakového vektoru popíšeme části objektu a jejich vztahy. Pracovat budeme se slovy, stromy, gramatikami, automaty a grafy.
Michal Haindl · podklad 2023–2024 · tematický přepis GRAFIT. Zdrojové PDF · strany 1
Strukturní rozpoznávání porovnává relační popis objektu s modely. Syntaktické rozpoznávání zkoumá, zda popis dokáže vygenerovat gramatika určité třídy.
Řetězec zachytí pořadí, strom hierarchii a graf obecnější vztahy. Před vlastní analýzou musíme části detekovat a pojmenovat.
Michal Haindl · podklad 2023–2024 · tematický přepis GRAFIT. Zdrojové PDF · strany 1, 2
Primitivum je základní jednotka v rámci zvoleného popisu, ne absolutně nedělitelný fyzický objekt. Má být rozpoznatelné, stabilní a dostatečné k popisu sledovaných tvarů.
Freemanův řetězový kód zaznamenává směry obrysu. Porovnání slov vyžaduje ošetřit výchozí bod, orientaci, šum a případné chybějící části.
Michal Haindl · podklad 2023–2024 · tematický přepis GRAFIT. Zdrojové PDF · strany 3, 4
Gramatika obsahuje terminální symboly T, neterminály N, pravidla P a počáteční symbol S. Jazyk tvoří všechna terminální slova odvoditelná ze S.
Pravidlo přepisuje levou stranu na pravou v přípustném kontextu. Odvození poskytuje kromě přijetí také strukturu popisu.
Michal Haindl · podklad 2023–2024 · tematický přepis GRAFIT. Zdrojové PDF · strany 5, 6, 7
Relace je podmnožina kartézského součinu. Binární relace může být reflexivní, symetrická, tranzitivní nebo antisymetrická; tyto vlastnosti jsou nezávislé požadavky.
Ekvivalence rozděluje množinu na třídy. Kompatibilita nemusí být tranzitivní. Obecnou n-ární relaci nelze vždy bezeztrátově nahradit pouhou sadou jejích párových projekcí.
Michal Haindl · podklad 2023–2024 · tematický přepis GRAFIT. Zdrojové PDF · strany 7, 8
Abeceda je konečná množina symbolů. Prázdné slovo značíme ε; prázdný jazyk ∅ neobsahuje ani toto slovo. Σ* obsahuje všechna konečná slova včetně ε.
Jazyk aⁿbⁿ generuje pravidlo S→aSb spolu se S→ε. Texturové gramatiky místo posloupností mohou používat sousednosti primitiv.
Michal Haindl · podklad 2023–2024 · tematický přepis GRAFIT. Zdrojové PDF · strany 9
Regulární gramatiky odpovídají konečným automatům. Bezkontextové gramatiky mají na levé straně jediný neterminál a zachytí například vnořování.
Kontextové gramatiky mají obecně větší sílu, neomezené ještě větší. Vyšší popisná síla přináší složitější analýzu; u obecných gramatik není rozhodování členství obecně rozhodnutelné.
Michal Haindl · podklad 2023–2024 · tematický přepis GRAFIT. Zdrojové PDF · strany 10, 11
Stochastická gramatika přiřazuje pravděpodobnosti alternativním přepisům. Pro daný levý symbol se jejich pravděpodobnosti sčítají na jedna.
To samo nemusí zaručit, že odvození skončí s pravděpodobností jedna. Fuzzy váhy vyjadřují míru příslušnosti a nepodléhají stejnému normalizačnímu požadavku.
Michal Haindl · podklad 2023–2024 · tematický přepis GRAFIT. Zdrojové PDF · strany 11, 12
V ukázce S→1A, A→0B s pravděpodobností 0,8 a B→0 s pravděpodobností 0,3 vznikne slovo 100 s pravděpodobností 0,24.
Pokud má slovo více odvození, jeho pravděpodobnost je součet jejich pravděpodobností. Cyklus s faktorem 0,56 zde vede ke geometrické řadě s celkovou hmotností jedna.
Michal Haindl · podklad 2023–2024 · tematický přepis GRAFIT. Zdrojové PDF · strany 12, 13
Grafová pravidla přepisují část grafu a určují její napojení do okolí. U řetězce je toto vložení jednodušší, protože má lineární pořadí.
Složitější primitiva mohou zjednodušit gramatiku, ale přesunou obtížnost do detekce a segmentace. Obě části systému je třeba hodnotit společně.
Michal Haindl · podklad 2023–2024 · tematický přepis GRAFIT. Zdrojové PDF · strany 13
Deterministický automat má aktuální stav a pro každý symbol jednoznačný další stav. Přijme slovo, když po jeho přečtení skončí v přijímajícím stavu.
Nedeterministický automat dovoluje více pokračování. Převod na deterministický zachová jazyk, ale může výrazně zvýšit počet stavů. Regulární gramatika a konečný automat popisují stejnou rodinu jazyků.
Michal Haindl · podklad 2023–2024 · tematický přepis GRAFIT. Zdrojové PDF · strany 14
Top-down parser začíná v S a zkouší rozvinout popis ke vstupu. Bottom-up parser začíná ve vstupu a redukuje části podle pravidel směrem k S.
Výraz a+b×c má respektovat násobení uvnitř sčítání. Neúspěšné slepé větvení není samo o sobě obecný rozhodovací algoritmus pro všechny gramatiky; používáme parser vhodný pro danou třídu.
Michal Haindl · podklad 2023–2024 · tematický přepis GRAFIT. Zdrojové PDF · strany 14, 15, 16
Chybově opravná analýza připouští vložení, smazání či záměnu symbolu a hledá přípustný popis s nízkou cenou změn.
Konečná trénovací sada neurčuje jediný nekonečný jazyk. Potřebujeme induktivní předpoklad, omezení rodiny gramatik nebo negativní příklady. Přesné zapamatování vzorků není zobecnění.
Michal Haindl · podklad 2023–2024 · tematický přepis GRAFIT. Zdrojové PDF · strany 17
Ukázková metoda předpokládá, že známe závorkování nebo odvozovací strukturu trénovacích slov. Nejdříve vytvoří pravidla pro nejhlouběji uzavřené podřetězce a postupuje k větším celkům.
Podřetězec a se stane samostatným pravidlem; a následované b lze reprezentovat dalším neterminálem. Sjednocení pravidel z více stromů umožní opakování i nové kombinace, které je potřeba kontrolovat.
Michal Haindl · podklad 2023–2024 · tematický přepis GRAFIT. Zdrojové PDF · strany 18, 19, 20
Z opakujících se podřetězců sestavíme dílčí gramatiky. Poté odstraňujeme duplicitní pravidla a sjednocujeme vhodné neterminály.
Historický příklad končí pravidly S→cA nebo S→bbA a A→aA nebo A→b. Výsledek tedy obsahuje c aⁿ b i bb aⁿ b pro n≥0; generuje více než původních sedm ukázek.
Michal Haindl · podklad 2023–2024 · tematický přepis GRAFIT. Zdrojové PDF · strany 20, 21, 22, 23
Izomorfismus hledá bijekci vrcholů zachovávající hrany v obou směrech. Podgrafový izomorfismus hledá odpovídající část většího grafu.
U reálných dat bývá potřebné přibližné porovnání s cenou změny vrcholu či hrany. Požadavek přesné shody může být příliš citlivý na chybu detekce primitiv.
Michal Haindl · podklad 2023–2024 · tematický přepis GRAFIT. Zdrojové PDF · strany 23
Konstruovaný didaktický model. Měňte vstupy a sledujte výpočet; nejde o naměřený výkon ani plný učící algoritmus.
Gramatika S → aSb | ab vytváří řetězce aⁿbⁿ pro n ≥ 1. Například aabb odvodíme S ⇒ aSb ⇒ aabb. Řetězec abab do tohoto jazyka nepatří. Je to ilustrace gramatiky, nikoli plný model obrazu.
Syntaktická přijatelnost a významová správnost jsou různé vlastnosti. Ukázkový rozpoznávač řetězců níže není obecný parser všech gramatik.
Patří abab do jazyka vytvořeného pravidly S → aSb | ab?
Ne. Všechny symboly a musejí předcházet všem symbolům b a jejich počty musejí být stejné a kladné.
Autor původních podkladů: Michal Haindl, FIT ČVUT / ÚTIA AV ČR, 2023–2024. Český tematický přepis, vysázení a didaktické doplňky: GRAFIT, 2026.
Tato verze slučuje postupná odhalení a vysvětluje témata vlastními větami. Není doslovnou reprodukcí každé původní tabulky ani náhradou aktuálních organizačních pokynů. Zdrojové PDF zůstává beze změny; žádný původní snímek zde není vložen jako obrázek.
Stáhnout původní PDFAutorský zdrojMapa témat a SHA-256
SHA-256 původního PDF: 1d7ff67bae5e84b0627d614078b63bd2f8bd3f331f977ee0ab30f54efb883fcb