Το αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η ανασκόπηση της διαδικασίας της ευθυγράμμισης ιατρικών εικόνων, οι εξέταση των λόγων που την καθιστούν απαραίτητη για την ιατρική κοινότητα και οι ιδιαιτερότητες των ιατρικών εικόνων που θέτουν το ζήτημα της αναγκαιότητας ελαστικών τροποποιήσεων. Αρχικά πραγματοποιείται η παρουσίαση των επικρατέστερων μεθόδων ευθυγράμμισης και των σταδίων υλοποίησής τους. Γίνεται σύγκριση των άκαμπτων και των ελαστικών μεθόδων, καθώς και προτείνονται ερευνητικές προοπτικές για τη βελτίωση των τεχνικών. Στην παρούσα εργασία δίνεται έμφαση στον ελαστικό μετασχηματισμό Thin Plate Splines, γίνεται ανάλυση του μαθηματικού μοντέλου υλοποίησής του και προτείνεται μία μέθοδος βελτίωσης για την αυτόματη επιλογή και αντιστοίχιση σημείων ελέγχου. Στη συνέχεια πραγματοποιείται υλοποίηση τρισδιάστατου αφινικού και ελαστικού μετασχηματισμού για την ευθυγράμμιση τεχνητών και κλινικών ιατρικών δεδομένων. Γίνεται ποιοτική και ποσοτική σύγκριση των αποτελεσμάτων και αξιολογείται η αποτελεσματικότητα των μεθόδων σε σχέση με τα χαρακτηριστικά των διαφορετικών δεδομένων που επεξεργάζονται και τον αριθμό των σημείων που επιλέγονται. Τα κριτήρια που χρησιμοποιούνται είναι ποιοτικά και ποσοτικά, και αφορούν την ποιότητα της ευθυγράμμισης καθώς και το χρόνο εκτέλεσης των αλγορίθμων. / The current diploma thesis deals with the image registration process for medical images. The reasons that make image registration necessary to the medical community are considered, as well as the particularities of the medical images that make elastic transformation an absolute requirement. As a first stage, a presentation of the predominant registration methods takes place. Non-rigid and rigid methods are compared, and prospects for the improvement of the methods are proposed. Emphasis is placed on the elastic transformation with the use of Thin Plate Splines, the mathematical model for its algorithm design is analyzed, and a method for its optimization based on automatic points correspondences is presented. 3D Affine and TPS registrations are applied on both artificial and clinical medical data. The registration results are evaluated by qualitative and quantitative criteria, and the effectiveness of the algorithms is compared through application on the different data types and control points selections. The registration is overall evaluated for effectiveness and execution time.

Σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν να μελετήσουμε τις εικόνες στα βιβλία των Φυσικών Επιστημών της ΣΤ΄ Δημοτικού που αναφέρονται σε έννοιες Βιολογίας ως ένα κοινωνικο – εποικοδομιστικό εργαλείο μάθησης. Η μελέτη προσανατολίστηκε σε δύο κατευθύνσεις. Αφενός μεν πώς οι εικόνες παρουσιάζονται στα βιβλία έχοντας κοινωνικά προσδιορισμένη λειτουργία (Σημειωτική προσέγγιση) και αφετέρου πώς τις κατανοούν οι μαθητές και αν μπορούν να λειτουργήσουν ως μέσο μάθησης και οικοδόμησης της γνώσης (Εποικοδομιστική προσέγγιση). Αρχικά οι εικόνες σε όλες τις θεματικές ενότητες της βιολογίας ταξινομήθηκαν ανάλογα με το είδος και τη λειτουργία. Στη συνέχεια επιλέχτηκαν κάποιες εικόνες που αφορούσαν το Αναπνευστικό και Κυκλοφορικό Σύστημα του ανθρώπου οι οποίες παρουσιάστηκαν με το συνοδεύον γραπτό κείμενο στους μαθητές για να δούμε πώς τις διαχειρίζονται, αν τις κατανοούν και τι δυσκολίες αντιμετωπίζουν. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι, (α) Οι εικόνες στα βιβλία ανάλογα με το περιεχόμενο (είδος και λειτουργία) είναι ρεαλιστικές παρά συμβατικές έχοντας ένα παιδαγωγικό ρόλο που συνάδει με την ηλικία των μαθητών και (β) οι μαθητές στις επιλεγμένες εικόνες αντιμετωπίζουν προβλήματα τόσο στη διαχείριση όσο και στην κατανόηση των εικόνων που οφείλονται όχι μόνο στις αδυναμίες που έχουν στην περιοχή της βιολογίας αλλά επιπλέον στην απουσία ικανοτήτων οπτικού γραμματισμού. / The present study aims at analyzing visual images, included in the sixth grade’s Natural Science textbooks, referring in biology concepts as a socio-constructivist learning tool. The analysis took two different approaches; on the one hand, researching how these images are presented in the textbooks while having a social pre-identified function (Semiotics approach) and on the other hand, researching how sixth grade students can understand these images and if they can serve as means of learning and constructing knowledge (Constructivist approach). Initially, the images in all biological topics were classified in relation with their type and function. The research then proceeded by selecting certain images concerning the human Respiratory and Circulatory System, which were presented with accompanying written text to the students in order to determine how they can handle them, if they understand them and what difficulties they face during this process. The results of this research showed that (i) the images in the books depending on their content (type and function) are naturalistic rather than abstract while having a pedagogical function consistent with the age of the students and (ii) the students in selected images encounter problems both in handling and understanding not only due to knowledge deficit in the area of biology but due to the absence of visual literacy skills as well.

Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με ένα σημαντικό ερευνητικό πρόβλημα του πεδίου της υπολογιστικής όρασης το οποίο είναι η Αναγνώριση Προτύπων (pattern recognition) μέσα από εικόνες. Πιο συγκεκριμένα, θα μελετήσουμε τον σχεδιασμό και την υλοποίηση ενός συστήματος αναγνώρισης αντικειμένων από ψηφιακές εικόνες καθώς και την ταξινόμησή τους σε κατηγορίες (image classification). / This thesis deals with an important research problem field of computer vision which is pattern recognition through images. In particular, we will study the design and implementation of a system to recognize objects from digital images and their classification in categories (image classification).

Η επιστήμη της τηλεπισκόπησης και τα δορυφορικά δεδομένα, αποτελούν σήμερα ένα σύγχρονο επιστημονικό εργαλείο, αφού παρέχουν πλήθος σημαντικών πληροφοριών διευκολύνοντας σημαντικά την έρευνα σε πολλά επιστημονικά πεδία. Στην παρούσα εργασία παρουσιάζεται ένα ολοκληρωμένο σύστημα διαχρονικής παρακολούθησης της βλάστησης και των ανθρώπινων επιδράσεων στην προστατευόμενη περιοχή του Δάσους της Στροφιλιάς – λιμνοθάλασσας Καλογριάς και Κοτυχίου με σύγχρονες μεθόδους Τηλεπισκόπησης και Τηλεμετρίας. Ειδικότερα χρησιμοποιήθηκαν αεροφωτογραφίες και εικόνες από το δορυφόρο Landsat για απεικόνιση των φασματικών υπογραφών και ανίχνευση των μεταβολών της βλάστησης και του τοπίου. Επίσης χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα από αισθητήρες μέτρησης υδρολογικών παραμέτρων για να δείξουμε χρονικές μεταβολές. Τέλος δημιουργήθηκε μία on-line βάση δεδομένων με σκοπό να διευκολύνει την εργασία πεδίου αλλά και το χρόνο της καταχώρησης της δειγματοληψίας. / In nowadays the science of remote sensing and satellite data, represent a modern scientific tool, due to the fact that can provide plenty of important information making easier the research in a lot of scientific fields. In the present work we demonstrate a complete biomonitoring system of diachronic follow-up of vegetation and human effects in the protected region of Strofylia's Forest and the lagoons of Kalogrias and Kotyhi, with modern remote sensing methods and Telemetry. More specifically we used aerial photos and satellite images from the Landsat satellite in order to illustrate spectrum signatures and detection of changes. Also we analyzed data from sensors that measured environmental parameters in order to show time changes. Finally we created an online database so as to store all this important information that we produced but also to minimize the total time of registration and sampling.