A Genus Recognition System for the Costa Rica Lauraceae Family,
Using a Support Vector Machine.
 

Juan C. Briceño 1, Carlos M. Travieso 2, Jesús B. Alonso 2, Miguel A. Ferre r2, R. D. Briceño 3 and Jorge Gómez-Laurito 3.

1 Escuela de Ciencias de la Computación e Informática, 3Escuela de Biología
Universidad de Costa Rica
Sede "Rodrigo Facio Brenes", Montes de Oca, Código Postal 2060, San José.
COSTA RICA

2 Departamento de Señales y Comunicaciones
Universidad de Las Palmas de Gran Canaria
Campus de Tafira, Las Palmas de Gran Canaria
SPAIN

 
Abstract
 
We present a novel system for automatic recognition of simple and regular tree leaves, based on a hybrid classification method by means of a Support Vector Machine (SVM). Using a Fisher kernel, calculated from a Hidden Markov Model (HMM), and a sequence of angles as the parameterization element extracted from the leaves contour; successful rates higher than 99% have been obtained. Such rates have been obtained according to the number of employed leaves in the training process, which have been from one to so on, and the number of defined states in the HMM model. The angular vectorial coding description makes these parameters: rotational, movement and size invariant. The HMM transformation encodes the sequencing characteristic of border description. Automatic parametric extraction have been implemented over colour images of scanned tree leaves at 300 dpi. The application of these algorithms has been focused on the implementation of a leaves genus classifier of trees from the Costa Rica Lauraceae Family.
 
Keywords: Artificial Intelligence, Pattern Recognition, Colour Image Processing, Contour Detection, Parameterization, Classification, HMM, Kernel of Fisher, SVM.
Resumen
 
Presentamos un sistema novedoso de reconocimiento automático de hojas simples y regulares de árboles, basado en un método de clasificación híbrido por medio de una Máquina de Soporte Vectorial (SVM). Usando el núcleo de Fisher, calculado a partir de un Modelo Oculto de Harkov (HMM) y una secuencia de ángulos, como parámetro extraído a partir del contorno de la hoja; se han obtenido tasas exitosa de reconocimiento tan altas como el 99%. Tales tasas fueron obtenidas, de acuerdo al número de hojas empleadas en el proceso de entrenamiento, de una en adelante, y del número de estados en el modelo HMM. La descripción vectorial angular, hace de estos parámetros invariantes de acuerdo a: rotación, posicionamiento y tamaño. La transformada HMM codifica la característica de secuenciación en la descripción del borde. La extracción automática de parámetros se implementó a partir de imágenes a colores rastreadas a 300 puntos por pulgada. La aplicación de estos algoritmos se ha centrado en la implementación de un clasificador por géneros de árboles de la familia Lauraceae de Costa Rica.
 
Palabras Clave: Inteligencia Artificial, Reconocimiento de Patrones, Procesado de Imágenes Coloreadas, Detección de Contorno, Parametrización, Clasificación, HMM, Kernel de Fisher, SVM.