Methods for dynamic selection and fusion of ensemble of classifiers

Abstract

Ensemble of Classifiers (EoC) é uma nova alternative para alcançar altas taxas de reconhecimento em sistemas de reconhecimento de padrões. O uso de ensemble é motivado pelo fato de que classificadores diferentes conseguem reconhecer padrões diferentes, portanto, eles são complementares. Neste trabalho, as metodologias de EoC são exploradas com o intuito de melhorar a taxa de reconhecimento em diferentes problemas. Primeiramente o problema do reconhecimento de caracteres é abordado. Este trabalho propõe uma nova metodologia que utiliza múltiplas técnicas de extração de características, cada uma utilizando uma abordagem diferente (bordas, gradiente, projeções). Cada técnica é vista como um sub-problema possuindo seu próprio classificador. As saídas deste classificador são utilizadas como entrada para um novo classificador que é treinado para fazer a combinação (fusão) dos resultados. Experimentos realizados demonstram que a proposta apresentou o melhor resultado na literatura pra problemas tanto de reconhecimento de dígitos como para o reconhecimento de letras. A segunda parte da dissertação trata da seleção dinâmica de classificadores (DCS). Esta estratégia é motivada pelo fato que nem todo classificador pertencente ao ensemble é um especialista para todo padrão de teste. A seleção dinâmica tenta selecionar apenas os classificadores que possuem melhor desempenho em uma dada região próxima ao padrão de entrada para classificar o padrão de entrada. É feito um estudo sobre o comportamento das técnicas de DCS demonstrando que elas são limitadas pela qualidade da região em volta do padrão de entrada. Baseada nesta análise, duas técnicas para seleção dinâmica de classificadores são propostas. A primeira utiliza filtros para redução de ruídos próximos do padrão de testes. A segunda é uma nova proposta que visa extrair diferentes tipos de informação, a partir do comportamento dos classificadores, e utiliza estas informações para decidir se um classificador deve ser selecionado ou não. Experimentos conduzidos em diversos problemas de reconhecimento de padrões demonstram que as técnicas propostas apresentam um aumento de performance significante