Ανάπτυξη ενός μέτρου ανομοιότητας μεταξύ κατηγορικών δεδομένων και η εφαρμογή του για την ομαδοποίηση κειμένων και την λύση του προβλήματος αυθεντiκότητας κειμένων. / Developement of a similarity measure for categorical data and the application of the measure in text clustering and in the authoring attribution problem.

Οι θεματολογικά προσανατολισμένοι προσκομιστές είναι εφαρμογές που έχουν στόχο την συλλογή ιστοσελίδων συγκεκριμένης θεματολογίας από τον Παγκόσμιο Ιστό. Αποτελούν ένα ανοικτό ερευνητικό πεδίο των τελευταίων χρόνων. Σε αυτήν την διπλωματική εργασία επιχειρείται η υλοποίηση ενός θεματολογικά προσανατολισμένου προσκομιστή με χρήση λεξικών αλυσίδων. Οι λεξικές αλυσίδες είναι ένα σημαντικό λεξιλογικό και υπολογιστικό εργαλείο για την αναπαράσταση της έννοιας ενός κειμένου. Έχουν χρησιμοποιηθεί με επιτυχία στην αυτόματη δημιουργία περιλήψεων για κείμενα, αλλά και στην κατηγοριοποίησή τους σε θεματικές κατηγορίες. Παρουσιάζουμε τις διαδικασίες βαθμολόγησης συνδέσμων και ιστοσελίδων, καθώς και τον υπολογισμό της σημασιολογικής ομοιότητας μεταξύ κειμένων με χρήση λεξικών αλυσίδων. Συνδυάζουμε και ενσωματώνουμε αυτές τις διαδικασίες σε έναν θεματολογικά προσανατολισμένο προσκομιστή, τα πειραματικά αποτελέσματα του οποίου είναι πολλά υποσχόμενα. / Topical focused crawlers are applications that aim at collecting web pages of a specific topic from the Web. Building topical focused crawlers is an open research field. In this master thesis we develop a topical focused crawler using lexical chains. Lexical chains are an important lexical and computational tool which is used for representing the meaning of text. They have been used with success in automatic text summarization and text classification in thematic categories. We present the processes of hyperlink and web page scoring, as well as the computation of the semantic similarity between documents by using lexical chains. Combining the aforementioned methods we embody them in a topical focused crawler. Its results are very promising.

Η αυτόματη ταυτοποίηση εικόνων δακτυλικών αποτυπωμάτων αποτελεί ένα δύσκολο και πολυδιάστατο πρόβλημα, το οποίο έχει απασχολήσει πλήθος ερευνητών και για το οποίο έχει αναπτυχθεί μεγάλος αριθμός τεχνικών. Η δυσκολία του προβλήματος έγκειται στο γεγονός ότι οι εικόνες των αποτυπωμάτων είναι σε μεγάλο ποσοστό αλλοιωμένες ή ακόμα σε κάποιες περιπτώσεις δεν είναι διαθέσιμη η πλήρης εικόνα του αποτυπώματος, αλλά μόνο ένα μέρος αυτής. Στη συγκεκριμένη διατριβή, προτείνονται δύο μέθοδοι αυτόματης ταυτοποίησης δακτυλικών αποτυπωμάτων: α) η μέθοδος ταυτοποίησης δακτυλικών αποτυπωμάτων με χρήση τεχνικών ευθυγράμμισης και β) μέθοδος ταυτοποίησης δακτυλικών αποτυπωμάτων από το συνδυασμό του Δικτύου Αυτό-Οργανούμενων Δικτύων του Kohonen και του ορισμού των σημείων μικρολεπτομερειών των αποτυπωμάτων ως νευρώνων του δικτύου. Επιπλέον, ιδιαίτερη βαρύτητα δόθηκε στην προεπεξεργασία των εικόνων των δακτυλικών αποτυπωμάτων βάσει της ανάπτυξης και εφαρμογής κατάλληλων τεχνικών επεξεργασίας εικόνων προκειμένου να προκύψει βελτίωση της ποιότητας της εικόνας του δακτυλικού αποτυπώματος και να εξαχθούν οι μικρολεπτομέρειες που χρησιμοποιούνται για την ταύτιση των δακτυλικών αποτυπωμάτων. Στο πλαίσιο της παρούσας διατριβής, χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα δακτυλικών αποτυπωμάτων από τις βάσεις VeriFingerSample_DB της Neurotechnology και η DB3 του διαγωνισμού δακτυλικών αποτυπωμάτων FVC2004. Για την ποσοτική αποτίμηση της απόδοσης των προτεινόμενων μεθόδων χρησιμοποιήθηκε το κριτήριο της Αναλογίας Ίσου Σφάλματος (EqualErrorRate – EER). Σύμφωνα με το κριτήριο αυτό, η μέθοδος ταυτοποίησης δακτυλικών αποτυπωμάτων βάσει του Δικτύου Αυτό-Οργανούμενων Δικτύων παρείχε καλύτερα αποτελέσματα σε σύγκριση με οποιαδήποτε μέθοδο ευθυγράμμισης που εφαρμόστηκε. / Automatic Fingerprint Identification is a difficult and multidimensional problem. For this reason, the number of papers and techniques regarding this issue is numerous. The hardness of the problem lies with the fact that there is a large percentage of corrupted and partial fingerprint images. Throughout this Thesis, two methods were proposed for the Automatic Fingerprint Identification: a) the Automatic Fingerprint Identification based on registration techniques and b) the Automatic Fingerprint Identification based on the theory of Self Organizing Maps of Kohonen, setting the minutiae of the fingerprint images as input neurons of the Map. Furthermore, an important step prior to the application of the proposed automatic fingerprint identification methods is the pre-processing of these images by the development and implementation of a series of image processing techniques in order to enhance the image quality and to extract the minutiae which are then used for the fingerprint identification. In this Thesis, a substantial number of fingerprint images were used from the database VeriFingerSample_DB kai from the database DB3 of the competition FVC2004. The quantitative evaluation of both proposed automatic fingerprint identification methods were based on the Equal Error Rate (EER) criterion. According to this, the Automatic Fingerprint Identification based on the Self Organizing Maps outperformed against any other method based on registration techniques.

Μια από τις συνεχώς εξελισσόμενες περιοχές της επιστήμης των υπολογιστών είναι η Υπολογιστική Όραση, σκοπός της οποίας είναι η δημιουργία έξυπνων συστημάτων για την ανάκτηση πληροφοριών από πραγματικές εικόνες. Πολλές σύγχρονες εφαρμογές της υπολογιστικής όρασης βασίζονται στην αντιστοίχιση εικόνων. Την πλειοψηφία των αλγορίθμων αντιστοίχισης συνθέτουν παραμετρικές τεχνικές, σύμφωνα με τις οποίες υιοθετείται ένα παραμετρικό μοντέλο, το οποίο εφαρμοζόμενο στη μια εικόνα δύναται να παρέχει μια προσέγγιση της άλλης. Στο πλαίσιο της διατριβής μελετάται εκτενώς το πρόβλημα της Στερεοσκοπικής Αντιστοίχισης και το γενικό πρόβλημα της Ευθυγράμμισης Εικόνων. Για την αντιμετώπιση του πρώτου προβλήματος προτείνεται ένας τοπικός αλγόριθμος διαφορικής αντιστοίχισης που κάνει χρήση μιας νέας συνάρτησης κόστους, του Τροποποιημένου Συντελεστή Συσχέτισης (ECC), η οποία ενσωματώνει το παραμετρικό μοντέλο μετατόπισης στον κλασικό συντελεστή συσχέτισης. Η ενσωμάτωση αυτή καθιστά τη νέα συνάρτηση κατάλληλη για εκτιμήσεις ανομοιότητας με ακρίβεια μικρότερη από αυτήν του εικονοστοιχείου. Αν και η συνάρτηση αυτή είναι μη γραμμική ως προς την παράμετρο μετατόπισης, το πρόβλημα μεγιστοποίησης έχει κλειστού τύπου λύση με αποτέλεσμα τη μειωμένη πολυπλοκότητα της διαδικασίας της αντιστοίχισης με ακρίβεια υπο-εικονοστοιχείου. Ο προτεινόμενος αλγόριθμος παρέχει ακριβή αποτελέσματα ακόμα και κάτω από μη γραμμικές φωτομετρικές παραμορφώσεις, ενώ η απόδοσή του υπερτερεί έναντι γνωστών στη διεθνή βιβλιογραφία τεχνικών αντιστοίχισης ενώ φαίνεται να είναι απαλλαγμένος από το φαινόμενο pixel locking. Στην περίπτωση του προβλήματος της ευθυγράμμισης εικόνων, η προτεινόμενη συνάρτηση γενικεύεται με αποτέλεσμα τη δυνατότητα χρήσης οποιουδήποτε δισδιάστατου μετασχηματισμού. Η μεγιστοποίησή της, η οποία αποτελεί ένα μη γραμμικό πρόβλημα, επιτυγχάνεται μέσω της επίλυσης μιας ακολουθίας υπο-προβλημάτων βελτιστοποίησης. Σε κάθε επανάληψη επιβάλλεται η μεγιστοποίηση μιας μη γραμμικής συνάρτησης του διανύσματος διορθώσεων των παραμέτρων, η οποία αποδεικνύεται ότι καταλήγει στη λύση ενός γραμμικού συστήματος. Δύο εκδόσεις του σχήματος αυτού προτείνονται: ο αλγόριθμος Forwards Additive ECC (FA-ECC) και o αποδοτικός υπολογιστικά αλγόριθμος Inverse Compositional ECC (IC-ECC). Τα προτεινόμενα σχήματα συγκρίνονται με τα αντίστοιχα (FA-LK και SIC) του αλγόριθμου Lucas-Kanade, ο οποίος αποτελεί σημείο αναφοράς στη σχετική βιβλιογραφία, μέσα από μια σειρά πειραμάτων. Ο αλγόριθμος FA-ECC παρουσιάζει όμοια πολυπλοκότητα με τον ευρέως χρησιμοποιούμενο αλγόριθμο FA-LΚ και παρέχει πιο ακριβή αποτελέσματα ενώ συγκλίνει με αισθητά μεγαλύτερη πιθανότητα και ταχύτητα. Παράλληλα, παρουσιάζεται πιο εύρωστος σε περιπτώσεις παρουσίας προσθετικού θορύβου, φωτομετρικών παραμορφώσεων και υπερ-μοντελοποίησης της γεωμετρικής παραμόρφωσης των εικόνων. Ο αλγόριθμος IC-ECC κάνει χρήση της αντίστροφης λογικής, η οποία στηρίζεται στην αλλαγή των ρόλων των εικόνων αντιστοίχισης και συνδυάζει τον κανόνα ενημέρωσης των παραμέτρων μέσω της σύνθεσης των μετασχηματισμών. Τα δύο αυτά χαρακτηριστικά έχουν ως αποτέλεσμα τη δραστική μείωση του υπολογιστικού κόστους, ακόμα και σε σχέση με τον SIC αλγόριθμο, με τον οποίο βέβαια παρουσιάζει παρόμοια συμπεριφορά. Αν και ο αλγόριθμος FA-ECC γενικά υπερτερεί έναντι των τριών άλλων αλγορίθμων, η επιλογή μεταξύ των δύο προτεινόμενων σχημάτων εξαρτάται από το λόγο μεταξύ ακρίβειας αντιστοίχισης και υπολογιστικού κόστους. / Computer Vision has been recently one of the most active research areas in computer society. Many modern computer vision applications require the solution of the well known image registration problem which consist in finding correspondences between projections of the same scene. The majority of registration algorithms adopt a specific parametric transformation model, which is applied to one image, thus providing an approach of the other one. Towards the solution of the Stereo Correspondence problem, where the goal is the construction of the disparity map, a local differential algorithm is proposed which involves a new similarity criterion, the Enhanced Correlation Coefficient (ECC). This criterion is invariant to linear photometric distortions and results from the incorporation of a single parameter model into the classical correlation coefficient, defining thus a continuous objective function. Although the objective function is non-linear in translation parameter, its maximization results in a closed form solution, saving thus much computational burden. The proposed algorithm provides accurate results even under non-linear photometric distortions and its performance is superior to well known conventional stereo correspondence techniques. In addition, the proposed technique seems not to suffer from pixel locking effect and outperforms even stereo techniques, dedicated to the cancellation of this effect. For the image alignment problem, the maximization of a generalized version of ECC function that incorporates any 2D warp transformation is proposed. Although this function is a highly non-linear function of the warp parameters, an efficient iterative scheme for its maximization is developed. In each iteration of the new scheme, an efficient approximation of the nonlinear objective function is used leading to a closed form solution of low computational complexity. Two different iterative schemes are proposed; the Forwards Additive ECC (FA-ECC) and the Inverse Compositional ECC (IC-ECC) algorithm. Τhe proposed iterative schemes are compared with the corresponding schemes (FA-LK and SIC) of the leading Lucas-Kanade algorithm, through a series of experiments. FA-ECC algorithm makes use of the known additive parameter update rule and its computational cost is similar to the one required by the most widely used FA-LK algorithm. The proposed iterative scheme exhibits increased learning ability, since it converges faster with higher probability. This superiority is retained even in presence of additive noise and photometric distortion, as well as in cases of over-modelling the geometric distortion of the images. On the other hand, IC-ECC algorithm makes use of inverse logic by swapping the role of images and adopts the transformation composition update rule. As a consequence of these two options, the complexity per iteration is drastically reduced and the resulting algorithm constitutes the most computationally efficient scheme than three other above mentioned algorithms. However, empirical learning curves and probability of convergence scores indicate that the proposed algorithm has a similar performance to the one exhibited by SIC. Though FA-ECC seems to be clearly more robust in real situation conditions among all the above mentioned alignment algorithms, the choice between two proposed schemes necessitates a trade-off between accuracy and speed.

Τα σύγχρονα πληροφοριακά συστήματα μάθησης τα οποία υποστηρίζουν εξ’ αποστάσεως εκπαίδευση, επιτρέπουν τη συστηματική διαχείριση του εκπαιδευτικού υλικού και υποστηρίζουν τις εκπαιδευτικές διαδικασίες των μαθημάτων. Τα συστήματα αυτά έχουν λειτουργικότητες όπως: η ανάρτηση ψηφιακού υλικού, η διεξαγωγή συζητήσεων, η ανάρτηση ασκήσεων-εργασιών, η πραγματοποίηση εξετάσεων και πολλές άλλες. Στόχος της συγκεκριμένης εργασίας είναι η διερεύνηση του χώρου των συστημάτων μάθησης τα οποία υποστηρίζουν εξ’ αποστάσεως εκπαίδευση καθώς επίσης και η παρουσίαση και η εφαρμογή μεθόδου αξιολόγησης τους, αξιολογώντας τα συστήματα σύμφωνα με μια λίστα λειτουργικών απαιτήσεων. Στο 1ο κεφάλαιο της διπλωματικής εργασίας γίνεται μια περιγραφή των βασικών εννοιών της εξ’αποστάσεως εκπαίδευσης καθώς επίσης και έννοιες που αφορούν τα συστήματα υποστήριξης μάθησης όπως:CBT, VLE, LMS, LCMS, CMS, Mobile Learning. Στο 2ο κεφάλαιο γίνεται μια επισκόπηση του χώρου των Συστημάτων Μάθησης Learning Course Management Systems (LCMS). Συγκεκριμένα γίνεται μία καταγραφή των χαρακτηριστικών των πιο δημοφιλών συστημάτων τόσο των εμπορικών όσο και των συστημάτων ανοικτού κώδικα με τη χρήση ενός κοινού template όπου καταγράφονται τα εξής στοιχεία: Κατασκευαστής, Σύντομη περιγραφή Λογισμικού, Πλεονεκτήματα (Δυνατά Σημεία ), Μειονεκτήματα (Αδυναμίες, Ελλείψεις), Πελατολόγιο, Τρέχουσα Έκδοση έτσι ώστε να μπορεί κάποιος εύκολα να τα συγκρίνει και να τα αξιολογήσει. Στο 3ο κεφάλαιο πραγματοποιείται ανάλυση απαιτήσεων ενός σύγχρονου συστήματος μάθησης έτσι ώστε να μπορεί να εφαρμοστεί η μεθοδολογία αξιολόγησης σε μια λίστα από χαρακτηριστικά-απαιτήσεις για τα συστήματα που παρουσιάζονται στο κεφάλαιο 2. Στο 4ο κεφάλαιο παρουσιάζεται η μεθοδολογία Αξιολόγησης των συστημάτων μάθησης η οποία στηρίζεται στη θεωρία της ασαφούς λογικής. Η συγκεκριμένη μεθοδολογία εφαρμόστηκε σαν μελέτη περίπτωσης για την αξιολόγηση συστημάτων εκπαιδευτικών δραστηριοτήτων προκειμένου να βρεθεί το πλέον κατάλληλο σύστημα για τις ανάγκες του Ελληνικού Ανοικτού Πανεπιστημίου. Τέλος στο κεφάλαιο 5 πραγματοποιείται η εφαρμογή της μεθοδολογίας αξιολόγησης μεταξύ των συστημάτων μάθησης και παρουσιάζονται τα αποτελέσματα- συμπεράσματα που εξάγονται από την εφαρμογή της μεθόδου ενώ στο τελευταίο κεφάλαιο (6ο ) παρουσιάζονται τα συμπεράσματα της εργασίας. / Modern learning information systems are designed to support distance education and have many features to support learning sequence such as: management of educational material, tools for uploading projects in several kinds (documents, multimedia files), many kinds of quizzes, grades management, forums, reports wiz and many others. The aim of this master thesis is the investigation of available learning course management systems(LCMS), requirements analysis for LCMS and presentation and implementation of an evaluation methodology for LCMS based on a requirements list. In the first chapter of this thesis, we describe the basic concepts and definitions of e-Learning, as well as concepts relating to learning support systems such as: CBT(Computer Based Training), VLE(Virtual Learning Environment), LMS(Learning Management Systems), LCMS(Learning Course Management Systems), CMS (Course Management Systems), Mobile Learning etc. The second chapter contains an investigation in the area of Learning Course Management Systems (LCMS). We used a common template in order to describe the features of the most popular LCMS (either Open Source or Commercial). The template contains features like: Small Description of any LCMS (Software Manufacturer and History, Active Users and Installations, Database Requirements, Web Server, Manufacturer Clients, Current Stable Version), Strengths of the Software, Weaknesses of the Software, Available Mobile Version. This features have been chosen in order to become easy the comparison and after that the evaluation of the systems. The third chapter contains requirements analysis of a modern learning course management system so that the evaluation methodology can be applied to a specified list of features-requirements for the systems presented in chapter 2. In the fourth chapter there is the presentation of the evaluation methodology which uses a multicriteria technical analysis which belongs to the field of methods of Multi-Criteria Group-based Decision Making Techniques, while uses methods of (intuitionistic) fuzzy logic. This method exports the results using a technique TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution). In this chapter there is the theoretical description of the methodology which has been implemented as a case study for evaluating learning management systems in order to find the most suitable system for the needs of the Hellenic Open University(HOU). In Chapter 5 we will find the implementation steps of the methodology in order to exclude the most suitable LCMS for HOU and the final results(list of Systems). We will also find the conclusions of the implementation of this method. Finally the last chapter (6th) presents the final conclusions of the whole thesis and the added value this thesis offers in this field of research .