Riassunto della tesi:

UN METODO PER L'ANALISI, LA SEGMENTAZIONE E LA RAPPRESENTAZIONE DI VOCALIZZAZIONI ANIMALI.

di STEFANO PATRONE matr. n. 289066

Anno Accademico 1990/91

Relatore: Prof.ssa N. SABADINI
Primo correlatore: Dott. G. HAUS
Secondo correlatore: Prof. G. MAURI

Il lavoro svolto in questa tesi riguarda la progettazione e l'implementazione di un modulo software per la segmentazione di sonogrammi raffiguranti segnali contenenti messaggi sonori animali.
Il modulo software realizzato rientra in un progetto di ricerca sviluppato in collaborazione con etologi di diversi Dipartimenti di Biologia.
In particolare si è affrontato il problema della segmentazione di sonogrammi, visti come immagini digitali, per l'identificazione di regioni contenenti segnali ritenuti significativi sulla base delle indicazioni fornite dall'utente, generalmente un etologo. Sono state considerate diverse possibi soluzioni tra cui tecniche di pattern matching, scartate perchè attualmente non si hanno informazioni sufficienti per la caratterizzazione dei pattern da ritenere significativi, nonchè varie tecniche di segmentazione di immagini, tra cui algoritmi di sogliatura, scartate anch'esse per via della perdita di informazione che comportavano. Si è deciso quindi di utilizzare una sequenza di sistemi di Lindenmayer applicati al sonogramma iniziale, tecnica impiegata con successo nella soluzione di problemi di segmentazione di immagini simili a quelli qui affrontati.
Il modulo software è integrato nell'applicazione ANIMAL HOUSE, una stazione di lavoro virtuale per etologi, realizzata mediante il programma LABVIEW e sviluppata in ambiente Macintosh.
Nel primo capitolo della tesi viene introdotta l'applicazione ANIMAL HOUSE, illustrandone le funzionalità principali ed in particolare il modulo già esistente per la segmentazione automatica dei sonogrammi, sostituito con quello realizzato per via della inadeguatezza dei risultati che forniva.
Nel secondo capitolo viene effettuata un'analisi dell'acquisizione, discretizzazione, codifica e rappresentazione dei dati, partendo dall'emissione sonora animale e terminando con i risultati ottenuti dal modulo realizzato.
Nel terzo capitolo vengono introdotti i sistemi di riscrittura per arrivare alla definizione di sistema di Lindenmayer. Viene poi introdotto un particolare tipo di codifica per immagini digitali (slope code). Sono infine proposti due semplici esempi di applicazione di sistemi di Lindenmayer bidimensionali a immagini digitali.
Nel quarto capitolo è presentata la soluzione proposta, descrivendo dettagliatamente i moduli, scritti in linguaggio C, che la implementano.
Nel quinto capitolo sono illustrate alcune soluzioni alternative e integrative. Tre sono i punti considerati: effettuazione di una preanalisi nel dominio del tempo, modifica della fase di analisi frequenziale e modifica delle tecniche di segmentazione di immagini.
Nel sesto capitolo viene descritta la fase di implementazione, caratterizzata da due momenti principali: la prima fase in cui è stata realizzata, in ambiente DOS e sempre in linguaggio C, una versione con caratteristiche prototipali per una prima grossolana valutazione dei risultati; la seconda fase in cui si è effettuato il trasporto del codice su macchina Macintosh e l'integrazione dello stesso nell'applicazione ANIMAL HOUSE tramite LABVIEW.
Nel settimo e conclusivo capitolo si trovano alcune proposte per uno sviluppo futuro del modulo realizzato ed alcune considerazioni finali sul lavoro svolto.
Sono incluse una prima appendice contenente alcuni esempi di applicazione della procedura di segmentazione, una seconda appendice contenente un breve manuale operativo ed infine un glossario dei termini e degli acronimi che si incontrano più frequentemente nel corso dell'esposizione.