Bridging the Gap Between Computational Efficiency and Segmentation Fidelity in Object-Based Image Analysis
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Informações
Título
Bridging the Gap Between Computational Efficiency and Segmentation Fidelity in Object-Based Image Analysis
Título (EN)
Bridging the Gap Between Computational Efficiency and Segmentation Fidelity in Object-Based Image Analysis
Autor(es)
Fernanda Pereira Leite Aguiar | Irenilza de Alencar Nääs | Marcelo Tsuguio Okano
Instituição
Universidade Paulista
Tipo
Artigo
Tipo de Mídia
Revista
Resumo (EN)
A critical issue in image analysis for analyzing animal behavior is accurate object detection
and tracking in dynamic and complex environments. This study introduces a novel preprocessing algorithm to bridge the gap between computational efficiency and segmentation fidelity in object-based image analysis for machine learning applications. The algorithm integrates convolutional operations, quantization strategies, and polynomial transformations to optimize image segmentation in complex visual environments, addressing the limitations of traditional pixel-level and unsupervised methods. This innovative approach enhances object delineation and generates structured metadata,
A critical issue in image analysis for analyzing animal behavior is accurate object detection and tracking in dynamic and complex environments. This study introduces a novel preprocessing algorithm to bridge the gap between computational efficiency and segmentation fidelity in object-based image analysis for machine learning applications. The algorithm integrates convolutional operations, quantization strategies, and polynomial transformations to optimize image segmentation in complex visual environments, addressing the limitations of traditional pixel-level and unsupervised methods. This innovative approach enhances object delineation and generates structured metadata, facilitating robust feature extraction and consistent object representation across varied conditions. As empirical validation shows, the proposed preprocessing pipeline reduces computational demands while improving segmentation accuracy, particularly in intricate backgrounds. Key features include adaptive object segmentation, efficient metadata creation, and scalability for real-time applications. The methodology’s application in domains such as Precision Livestock Farming and autonomous systems highlights its potential for high-accuracy visual data processing. Future work will explore dynamic parameter optimization and algorithm adaptability across diverse datasets to further refine its capabilities. This study presents a scalable and efficient framework designed to advance machine learning applications in complex image analysis tasks by incorporating methodologies for image quantization and automated segmentation.
Resumo
A análise de imagens para avaliação do comportamento animal enfrenta como desafio central a detecção e o rastreamento precisos de objetos em ambientes dinâmicos e complexos. Este estudo apresenta um algoritmo inovador de pré-processamento para reduzir a lacuna entre eficiência computacional e fidelidade da segmentação em análises de imagens baseadas em objetos voltadas para aplicações de aprendizado de máquina. O algoritmo integra operações de convolução, estratégias de quantização e transformações polinomiais para otimizar a segmentação de imagens em ambientes visuais complexos, superando limitações dos métodos tradicionais baseados em pixels e de técnicas não supervisionadas. Essa abordagem aprimora a delimitação dos objetos e gera metadados estruturados, favorecendo uma extração de características mais robusta e uma representação consistente dos objetos em diferentes condições. A validação empírica demonstrou que o pipeline de pré-processamento proposto reduz a demanda computacional ao mesmo tempo em que melhora a precisão da segmentação, especialmente em cenários com fundos complexos. Entre suas principais características destacam-se a segmentação adaptativa de objetos, a criação eficiente de metadados e a escalabilidade para aplicações em tempo real. A aplicação da metodologia em áreas como Pecuária de Precisão e sistemas autônomos evidencia seu potencial para o processamento de dados visuais com alta precisão. Como perspectivas futuras, pretende-se explorar a otimização dinâmica de parâmetros e a adaptação do algoritmo a diferentes conjuntos de dados, ampliando ainda mais sua capacidade. Assim, este estudo apresenta uma estrutura escalável e eficiente para impulsionar aplicações de aprendizado de máquina em tarefas complexas de análise de imagens, incorporando metodologias de quantização e segmentação automatizada.
Palavras-chave
automated feature extraction | computational efficiency | image quantization | image segmentation | machine learning optimization | metadata generation | precision livestock farming; | object-based preprocessing
Fonte/doi
Direito de Acesso
Acesso Aberto
Financiamento
Vice-Reitoria de Pós-Graduação e Pesquisa - Universidade Paulista
Publicado em
AGUIAR, Fernanda Pereira Leite; NÄÄS, Irenilza de Alencar; OKANO, Marcelo Tsuguio. Bridging the gap between computational efficiency and segmentation fidelity in object-based image analysis. Animals, v. 14, n. 24, art. 3626, 2024.