一种结合遗传算法与深度学习的葡萄牙瓷砖面板重建混合新方案
计算机视觉与模式识别
2019-12-06 v1 机器学习
神经与进化计算
机器学习
摘要
本文提出了一种基于遗传算法（GAs）与深度学习（DL）独特结合的新方案，用于葡萄牙瓷砖面板的自动重建——这是拼图问题（JPP）一种具有重大国家遗产意义的、具挑战性的现实世界变体。具体而言，我们引入了一种增强的基于 GA 的拼图求解器，其与一种新颖的基于 DL 的兼容性度量（DLCM）相集成，在上述应用上取得了最先进的性能。当前的兼容性度量通常考虑（相邻瓷砖间的）边缘像素（的色度信息），并有助于在合成 JPP 变体上实现高精度。然而，此类度量在应用于葡萄牙瓷砖面板时表现相当差，因后者易受各种现实世界效应影响，例如单色面板、非方形瓷砖、边缘退化等。为克服这些困难，我们开发了一种新颖的 DLCM，以从整块瓷砖信息中提取高层纹理/颜色统计。将该度量与我们的增强基于 GA 的拼图求解器集成，我们首次展示了如何最有效地处理大规模现实世界问题，如葡萄牙瓷砖问题。具体而言，我们在未知块旋转与拼图尺寸的情况下对葡萄牙瓷砖面板重建取得了 82% 的准确率（相比之下，已知解决该问题变体的最佳方法平均准确率仅 3.5%）。所提方法在若干情况下甚至优于人类专家，纠正了他们在手动瓷砖拼装中的错误。
引用
@article{arxiv.1912.02707,
title = {A Novel Hybrid Scheme Using Genetic Algorithms and Deep Learning for the Reconstruction of Portuguese Tile Panels},
author = {Daniel Rika and Dror Sholomon and Eli David and Nathan S. Netanyahu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.02707},
year = {2019}
}