Στη συγκεριμένη διπλωματική εργασία γίνεται μια σχοινοτενής μελέτη των τεχνικών αναγνώρισης νέων γεγονότων (ανωμαλιών ή outliers) σε ευρεία σετ δεδομένων. Το απαράιτητο θεωρητικό background που απαιτείται για την κατανόηση των τεχνικών παρέχεται ξεχωριστά προκειμένου να εξασφαλιστεί η συνοχή του κειμένου. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται εισαγωγή στην έννοια και στις εφαρμογές του novelty detection, ενώ παρέχεται μια πρώτη κατηγοριοποίηση των τεχνικών αυτών. Στο Κεφάλαιο 2 αναλύονται οι στατιστικές προσεγγίσεις που έχουν προταθεί, τόσο οι παραμετρικές όσο και οι μη-παραμετρικές. Στα κεφάλαια 3 και 4 γίνεται μια εισαγωγή στα νευρωνικά δίκτυα και στα SVM προκείμένου να εξηγηθεί η χρήση τους στις εφαρμογές αναγνώρισης νέων γεγονότων ή ανωμαλιών (Κεφάλαιο 5). Ολοκληρώνοντας στη συγκεκριμένη διπλωματική εργασία στατιστικές προσεγγίσεις καθώς επίσης και τεχνικές βασιζόμενες σε νευρωνικά δίκτυα και SVM παρουσιάζονται με σαφήνεια, για την ανίχνευση νέων γεγονότων, ενώ η συγκριτική μελέτη τους παρέχει έναν συνοπτικό οδηγό-εργαλέιο που συνοψίζει τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των παρουσιαθέντων τεχνικών. / -

Η παρούσα διπλωματική εργασία αναφέρεται σε ένα αυτόματο σύστημα αναγνώρισης με χρήση της ομιλίας, και πιο συγκεκριμένα σε ένα σύστημα αναγνώρισης φύλου μέσω ομιλίας. Αναλύεται η δομή του, περιγράφεται η λειτουργία του και δίνονται οι λεπτομέρειες κάθε τμήματος του. Αρχικά, η εργασία επικεντρώνεται στην προεπεξεργασία του σήματος ομιλίας και στην εξαγωγή των κατάλληλων παραμέτρων, οι οποίες θα μπορέσουν να χαρακτηρίσουν κάθε φύλο. Στη συνέχεια, περιγράφεται η διαδικασία ταξινόμησης του συστήματος, οι αλγόριθμοι που χρησιμοποιούνται και στο τέλος παρουσιάζονται τα ποσοστά επιτυχίας. Τα αποτελέσματα υποδεικνύουν και το βέλτιστο σύνολο παραμέτρων ομιλίας για αξιόπιστη αναγνώριση φύλου. / The purpose of this diploma thesis is the study of a gender recognition system based on speech. More specifically the system’s structure is analyzed, its functions are described and details regarding every single part are given. We focus on the preprocessing of the speech signal and the definition of the appropriate parameters that characterize every gender. Moreover, the methods, which are used for classification during the experimental setup, are described and be presented with their results. These results also suggest the optimized speech parameters appropriate for reliable gender recognition.

- / -

Στόχος λοιπόν της διπλωματικής εργασίας είναι να δούμε πως μπορούμε να αναγνωρίσουμε ένα μη γραμμικό σύστημα ομοιόμορφα παρατηρήσιμο χρησιμοποιώντας την κανονική μορφή παρατηρησιμότητας και τα πολυώνυμα Laguerre. / The Objective of therefore diplomatic work is to see how we can identify a non linear system, uniformly observable using the observable canonical form and the polynomials Laguerre.

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η δημιουργία ενός συστήματος αναγνώρισης ταυτότητας προσώπων μέσω βιντεοσκοπήσεων. Αφού έγινε εκτενής μελέτη των τεχνικών που έχουν προταθεί για τον εντοπισμό και την αναγνώριση προσώπου επιλέχθηκαν ο αλγόριθμος Viola-Jones για το κομμάτι του εντοπισμού και η ανάλυση κυρίων συνιστωσών (PCA) για το κομμάτι της αναγνώρισης. Επίσης έγινε εφαρμογή του αλγορίθμου PCA στη βάση προσώπων ORL και μελετήθηκαν οι παράμετροι που επηρεάζουν την απόδοσή του.Τέλος, το σύστημα ταυτοποίησης που κατασκευάστηκε δοκιμάστηκε σε πραγματικές συνθήκες και προέκυψαν κάποια συμπεράσματα για την απόδοσή του. / The subject of this diploma thesis is the creation of a face recognition system from video sequences. After thoroughly studying various proposed methods for face detection and recognition, Viola-Jones algorithm and principal component analysis (PCA) algorithm were chosen for the detection and recognition parts respectively. PCA was also performed on ORL face database and its perfomance was measured. Finally the face identification system that was created, was tested on real conditions to measure its perfomance.

Ο ταχύτατος ρυθμός εξέλιξης της επιστήμης των υπολογιστών τις τελευταίες δεκαετίες είχε σαν αποτέλεσμα την επέκταση της χρήσης των υπολογιστών σε διάφορους τομείς της καθημερινής μας ζωής, από ένα συνεχώς αυξανόμενο αριθμό ανθρώπων. Ωστόσο παρατηρούνται ακόμα αρκετές δυσκολίες στον τρόπο χειρισμού διάφορων υπολογιστικών συστημάτων, γεγονός που προσανατολίζει την έρευνα στην ανάπτυξη συστημάτων των οποίων η χρήση βασίζεται στα "φυσικά" μέσα επικοινωνίας που χρησιμοποιούνται από τον άνθρωπο, όπως για παράδειγμα οι χειρονομίες. Αντικείμενο της παρούσας ειδικής επιστημονικής εργασίας αποτελεί η διερεύνηση και υλοποίηση ενός συστήματος αναγνώρισης ανθρώπινων χειρονομιών σε ακολουθίες εικόνων (video), με χρήση τεχνικών υπολογιστικής όρασης. Κατόπιν μιας σύντομης αναφοράς στην επικοινωνία ανθρώπου-υπολογιστή (ΕΑΥ), ερευνώνται εκτενώς τρία πεδία της όρασης υπολογιστών: το χρώμα, και ειδικότερα η χρήση του χρώματος για την κατάτμηση μιας εικόνας, η τεχνική της σύμπτωσης προτύπων (template matching) για αναζήτηση πρωτοτύπων εικόνων σε άλλες εικόνες και η μέθοδος αναγνώρισης κινούμενων αντικειμένων. Οι μεθοδολογίες αυτές συνδυάζονται για την ανάπτυξη του συστήματος αναγνώρισης χειρονομιών, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε εφαρμογές όπως η αλληλεπίδραση με ηλεκτρονικούς υπολογιστές, σε κονσόλες βιντεοπαιχνιδιών και διάφορων συσκευών που χρησιμοποιούμε καθημερινά, όπως η τηλεόραση και το κινητό τηλέφωνο. / The enormous rate of evolution of computer science in recent decades has resulted in expanding the use of computers in more and more areas of our everyday life, by more and more people. However there are still numerous difficulties in using various computer systems, therefore the research is oriented to the development of the use of which is based on more "natural" means that people use to communicate with each other, such as gestures. The subject of this master thesis is the study and development of a system for the recognition of human gestures in image sequences (video), using computer vision techniques. After a brief mention of Human-Computer Interaction extensively investigated three areas of computer vision: color, particularly the use of color for the segmentation of an image, the technique of template matching to search prototype images other images and recognition method of moving objects. These methodologies combine the development of gesture recognition system, which can be used in applications such as computer interaction, video game consoles and various devices that we use every day, including television and mobile phone.

Με την αλματώδη πρόοδο της τεχνολογίας τα τελευταία χρόνια, οι συσκευές πολυμέσων έχουν γίνει ακόμη περισσότερο «έξυπνες». Όλες αυτές οι συσκευές, απαιτούν επικοινωνία με τον χρήστη σε πραγματικό χρόνο. Ο τομέας της επικοινωνίας ανθρώπου – υπολογιστή (human – computer interaction - HCI) έχει προχωρήσει πια από την εποχή που τα μοναδικά εργαλεία ήταν το ποντίκι και το πληκτρολόγιο. Ένας από τους πιο ενδιαφέροντες και αναπτυσσόμενους τομείς είναι η χρήση χειρονομιών για αλληλεπίδραση με την έξυπνη συσκευή. Στη παρούσα εργασία προτείνεται ένα αυτόματο σύστημα όπου ο χρήστης θα επικοινωνεί με μία συσκευή πολυμέσων, για παράδειγμα μία τηλεόραση, βάση χειρονομιών σε πραγματικό χρόνο και σε πραγματικές συνθήκες. Θα παρουσιαστούν και θα δοκιμαστούν δημοφιλείς αλγόριθμοι της υπολογιστικής όρασης (computer vision) και της αναγνώρισης προτύπων (pattern recognition) και κάποιοι από αυτούς θα ενσωματωθούν στο σύστημά μας. Το προτεινόμενο σύστημα μπορεί να παρακολουθεί το χέρι ενός χρήστη και να αναγνωρίζει τη χειρονομία του. Η παρούσα εργασία παρουσιάζει μια υλοποίηση στο Matlab® (2014b) και αποτελεί προστάδιο υλοποίησης σε πραγματικό χρόνο. / The rapid advances of technology during the last years have enabled multimedia devices to become more and more «smart» requiring real time interaction with the user. The field of human-computer interaction (HCI) has to show many advances in this communication that is not restricted only to the use of mouse and keyboard that once used to be the only tools for communication with the computer. An area of great interest and improvements is the use of hand gestures in order to enable interaction with the smart device. In this master thesis, a novel automatic system that enables the communication of the user with a multimedia device, e.g. a television, in real time and under real circumstances is proposed. In this thesis, popular algorithms from the fields of computer vision and pattern recognition will be investigated in order to choose the ones that will be incorporated in the proposed system. This system has the ability to track the user’s hand, recognize his gesture and act properly. The current implementation was conducted with the use of Matlab® (2014b) and constitutes a first step of the final real time implementation.

Η εργασία αυτή έχει ως στόχο την ανάπτυξη συστήματος αυτόματης αναγνώρισης σημάτων οδικής κυκλοφορίας (ΣΟΚ) από ψηφιακές βιντεοσκοπήσεις που λαμβάνονται από κινούμενο όχημα. Μελετώνται αλγόριθμοι που επιλύουν τα εξής προβλήματα: α) εντοπισμός της θέσης του ΣΟΚ σε ψηφιακή φωτογραφία, β) παρακολούθηση του ΣΟΚ στην ακολουθία ψηφιακών εικόνων της βιντεοσκόπησης και γ) ταξινόμηση του ΣΟΚ χρησιμοποιώντας πολλαπλές αναπαραστάσεις του με στόχο την ελαχιστοποίηση του σφάλματος. Το σύστημα αξιολογήθηκε τόσο σε ευνοικές συνθήκες φωτισμού (ηλιόλουστη μέρα, πρωινές ώρες) και οδήγησης (χαμηλές ταχύτητες), όσο και σε αντίξοες συνθήκες, όπως οδήγηση υπό βροχή, νυχτερινή οδήγηση, οδήγηση με υψηλή ταχύτητα κ.α. / This thesis aims at the implementation of a system that performs automatic recognition of road signs (RS) using digital video clips shot from inside a moving vehicle. Algorithms that solve the following issues are studied: a)detection of the position of the RS in digital photographs, b) tracking the RS in the frame sequence of the video clip and c) RS classification using multiple instances of it, aiming at the minimization of error. The system was evaluated in good lighting conditions (sunny day, morning hours) and driving (low speeds), as well as in adverse conditions, like driving in rainy conditions, driving at night, driving at high speeds etc.

Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της ακουστικής παρακολούθησης και ανάλυσης λειτουργίας μηχανών σε βιομηχανικές και μη εφαρμογές. Ασχολούμαστε κυρίως με την παρακολούθηση του θορύβου που εκπέμπουν οι μηχανές και μας ενδιαφέρει ο εντοπισμός των ηχητικών πηγών (πηγών θορύβου) προκειμένου να ληφθούν οι κατάλληλες ενέργειες. Για το σκοπό αυτό παρουσιάζονται μέθοδοι, «οπτικοποίησης» του ηχητικού πεδίου, οι οποίες κάνουν πιο εύκολη τη διαδικασία εντοπισμού. Σε αυτή τη διπλωματική εργασία παρουσιάζοντα οι βασικές αρχές της ακουστικής θεωρίας, οι βασικές διατάξεις που χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση του ήχου. Στη συνέχεια περιγράφονται οι υπάρχουσες μέθοδοι χαρτογράφησης του ηχητικού πεδίου για τον προσδιορισμό των ηχητικών πηγών, οι διατάξεις που χρησιμοποιούνται για το σκοπό αυτό και τέλος παραθέτονται κάποιες εφαρμογές. / The object of this diploma paper is the acoustic attendance and analysis of machines in industrial and other applications. Our main concern is the noise emission from the machines and we are also interested on locating the sound (noise) sources in order to take proper actions. For this purpose methods of sound “visualization” are introduced, that make easier the process of locating the sources. In this diploma paper we also introduce the basic principles of acoustic theory and the used arrays for sound measurement. Next is the description of the existing methods of mapping the sound field in order to detect the sound sources, the instruments used for this purpose and in the end some applications.

Τα τελευταία χρόνια υπάρχει μεγάλο ενδιαφέρον προς την κατεύθυνση της αναγνώρισης αυτοκινήτου με χρήση διαφορετικών μεθόδων. Η ανάπτυξη ενός κατάλληλου συστήματος υποβοήθησης της οδήγησης είναι εξαιρετικής σημασίας και απαιτεί τη δέουσα προσοχή και έρευνα. Σκοπός της παρούσης διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη, η ανάπτυξη καθώς και η εφαρμογή των πλέον αξιόπιστων μεθόδων αναγνώρισης αυτοκινήτου. Προς αυτήν την κατεύθυνση, μελετώνται λεπτομερώς οι αντίστοιχες μέθοδοι και παρουσιάζονται εκτενώς, τόσο με χρήση πραγματικών (real-time) βίντεο όσο και με την επεξεργασία διαφορετικών συνθηκών. Δίνεται ιδιαίτερη έμφαση στην ανάλυση της οπτικής ροής, η οποία κρίνεται βασική συγκριτικά με τις υπόλοιπες μεθόδους. Τέλος, παρουσιάζονται τα χαρακτηριστικά των πιο αντιπροσωπευτικών μεθόδων και παρατίθενται σχετικές προτάσεις για βελτίωση. / In recent years there has been great interest towards car identification using different methods. The development of an appropriate system of driver assistance is of paramount importance and requires proper attention and investigation. The purpose of this thesis is to study, develop and implement the most reliable methods of car detection. To this direction, the corresponding methods are studied in detail and are presented extensively, using both the actual (real-time) video and the treatment of different conditions. Particular emphasis is given to the analysis of optical flow, which is basic compared to other methods. Finally, the characteristics of the most representative methods are presented along with proposals for improvement.