Extraction and classification of engraved ceramic sherds by image analysis

Détection et classification de décors gravés sur des céramiques anciennes par analyse d’images

Teddy Debroutelle (1)

1 PRISME - Laboratoire pluridisciplinaire de recherche en ingénierie des systèmes, mécanique et énergétique

The ARCADIA project aims to develop an automatic method for analyzing engraved decorations on ceramic sherds to facilitate the interpretation of this archaeological heritage. It is to replace the manual and tedious procedure carried out by the archaeologist since the corpus increased to more 38000 sherds. The ultimate goal is to grouping all the decorations created with the same wheel by a poter. We developped a complete chain from the 3Dscanning of the sherd to the automatic classification of the decorations according to their style (diamonds, square, chevrons, oves, etc). In this context, several contributions are proposed implementing methods of image analysis and machine learning. From the 3Dpoint cloud, a depth map is extracted and an original method is applied to automatically detect the salient region centered onto the decoration. Then, a new descriptor, called Blob-SIFT, is proposed to collect signatures only in the relevant areas and characterize the decoration to perform the classification. This approach adapted to each sherd, allows both to reduce significantly the mass of data and improve classification rates. We also use deep learning, and propose an hybrid approach combining local features extracted by Blob-SIFT with global features provided by deep learning to increase the classification performance.

Le projet ARCADIA vise à développer une méthode automatique d’analyse des décors sur des tessons de céramique réalisés à la molette pour faciliter l’interprétation de ce patrimoine archéologique. Cette automatisation doit remplacer la procédure manuelle effectuée par l’archéologue, devenue trop fastidieuse avec l’augmentation du corpus (38000 tessons). L’objectif in fine est de réussir à associer automatiquement les décors à la molette du potier qui les a créés. Dans ce contexte, nous avons développé une chaine complète depuis la numérisation des tessons jusqu’à la classification automatique des décors selon leur style de motifs(carré, losange, chevrons, oves, etc). Les travaux présentés proposent plusieurs contributions mettant en oeuvre des méthodes d’analyse d’images et d’apprentissage automatique. A partir du nuage de points 3D, une carte des profondeurs est obtenue. Une méthode originale de détection automatique de la région saillante focalisée sur le décor est proposée. Ensuite les décors sont caractérisés pour effectuer leur classification. Un nouveau descripteur, appelé Blob-SIFT, est proposé pour collecter les signatures seulement dans les zones pertinentes du décor. Cette approche adaptée à chaque décor, permet à la fois de réduire considérablement la masse de données et d’améliorer les performances de classification. Nous proposons également une approche apprentissage profond, puis, une approche hybride combinant les vecteurs de caractéristiques locales extraites par Blob-SIFT et la caractérisation globale du décor fournie par l’apprentissage profond qui améliore encore les performances de classification.

Mots clés: Image analysis; Machine learning; Engraved decoration; Archaelogical ceramics

Mots clés: Analyse d’images; Classification; Reconnaissance de motifs gravés; Céramiques médiévales

Domaines: Traitement du signal et de l'image [eess.SP]

Teddy Debroutelle. Détection et classification de décors gravés sur des céramiques anciennes par analyse d’images. Traitement du signal et de l'image [eess.SP]. Université d'Orléans, 2018. Français. ⟨NNT : 2018ORLE2015⟩. ⟨tel-02096056⟩