Text-image synergy for multimodal retrieval and annotation

Text and images are the two most common data modalities found on the Internet. Understanding the synergy between text and images, that is, seamlessly analyzing information from these modalities may be trivial for humans, but is challenging for software systems. In this dissertation we study problems where deciphering text-image synergy is crucial for finding solutions. We propose methods and ideas that establish semantic connections between text and images in multimodal contents, and empirically show their effectiveness in four interconnected problems: Image Retrieval, Image Tag Refinement, Image-Text Alignment, and Image Captioning. Our promising results and observations open up interesting scopes for future research involving text-image data understanding.Text and images are the two most common data modalities found on the Internet. Understanding the synergy between text and images, that is, seamlessly analyzing information from these modalities may be trivial for humans, but is challenging for software systems. In this dissertation we study problems where deciphering text-image synergy is crucial for finding solutions. We propose methods and ideas that establish semantic connections between text and images in multimodal contents, and empirically show their effectiveness in four interconnected problems: Image Retrieval, Image Tag Refinement, Image-Text Alignment, and Image Captioning. Our promising results and observations open up interesting scopes for future research involving text-image data understanding.Text und Bild sind die beiden häufigsten Arten von Inhalten im Internet. Während es für Menschen einfach ist, gerade aus dem Zusammenspiel von Text- und Bildinhalten Informationen zu erfassen, stellt diese kombinierte Darstellung von Inhalten Softwaresysteme vor große Herausforderungen. In dieser Dissertation werden Probleme studiert, für deren Lösung das Verständnis des Zusammenspiels von Text- und Bildinhalten wesentlich ist. Es werden Methoden und Vorschläge präsentiert und empirisch bewertet, die semantische Verbindungen zwischen Text und Bild in multimodalen Daten herstellen. Wir stellen in dieser Dissertation vier miteinander verbundene Text- und Bildprobleme vor: • Bildersuche. Ob Bilder anhand von textbasierten Suchanfragen gefunden werden, hängt stark davon ab, ob der Text in der Nähe des Bildes mit dem der Anfrage übereinstimmt. Bilder ohne textuellen Kontext, oder sogar mit thematisch passendem Kontext, aber ohne direkte Übereinstimmungen der vorhandenen Schlagworte zur Suchanfrage, können häufig nicht gefunden werden. Zur Abhilfe schlagen wir vor, drei Arten von Informationen in Kombination zu nutzen: visuelle Informationen (in Form von automatisch generierten Bildbeschreibungen), textuelle Informationen (Stichworte aus vorangegangenen Suchanfragen), und Alltagswissen. • Verbesserte Bildbeschreibungen. Bei der Objekterkennung durch Computer Vision kommt es des Öfteren zu Fehldetektionen und Inkohärenzen. Die korrekte Identifikation von Bildinhalten ist jedoch eine wichtige Voraussetzung für die Suche nach Bildern mittels textueller Suchanfragen. Um die Fehleranfälligkeit bei der Objekterkennung zu minimieren, schlagen wir vor Alltagswissen einzubeziehen. Durch zusätzliche Bild-Annotationen, welche sich durch den gesunden Menschenverstand als thematisch passend erweisen, können viele fehlerhafte und zusammenhanglose Erkennungen vermieden werden. • Bild-Text Platzierung. Auf Internetseiten mit Text- und Bildinhalten (wie Nachrichtenseiten, Blogbeiträge, Artikel in sozialen Medien) werden Bilder in der Regel an semantisch sinnvollen Positionen im Textfluss platziert. Wir nutzen dies um ein Framework vorzuschlagen, in dem relevante Bilder ausgesucht werden und mit den passenden Abschnitten eines Textes assoziiert werden. • Bildunterschriften. Bilder, die als Teil von multimodalen Inhalten zur Verbesserung der Lesbarkeit von Texten dienen, haben typischerweise Bildunterschriften, die zum Kontext des umgebenden Texts passen. Wir schlagen vor, den Kontext beim automatischen Generieren von Bildunterschriften ebenfalls einzubeziehen. Üblicherweise werden hierfür die Bilder allein analysiert. Wir stellen die kontextbezogene Bildunterschriftengenerierung vor. Unsere vielversprechenden Beobachtungen und Ergebnisse eröffnen interessante Möglichkeiten für weitergehende Forschung zur computergestützten Erfassung des Zusammenspiels von Text- und Bildinhalten

Automatic Synchronization of Multi-User Photo Galleries

In this paper we address the issue of photo galleries synchronization, where pictures related to the same event are collected by different users. Existing solutions to address the problem are usually based on unrealistic assumptions, like time consistency across photo galleries, and often heavily rely on heuristics, limiting therefore the applicability to real-world scenarios. We propose a solution that achieves better generalization performance for the synchronization task compared to the available literature. The method is characterized by three stages: at first, deep convolutional neural network features are used to assess the visual similarity among the photos; then, pairs of similar photos are detected across different galleries and used to construct a graph; eventually, a probabilistic graphical model is used to estimate the temporal offset of each pair of galleries, by traversing the minimum spanning tree extracted from this graph. The experimental evaluation is conducted on four publicly available datasets covering different types of events, demonstrating the strength of our proposed method. A thorough discussion of the obtained results is provided for a critical assessment of the quality in synchronization.Comment: ACCEPTED to IEEE Transactions on Multimedi

Smartphone picture organization: a hierarchical approach

We live in a society where the large majority of the population has a camera-equipped smartphone. In addition, hard drives and cloud storage are getting cheaper and cheaper, leading to a tremendous growth in stored personal photos. Unlike photo collections captured by a digital camera, which typically are pre-processed by the user who organizes them into event-related folders, smartphone pictures are automatically stored in the cloud. As a consequence, photo collections captured by a smartphone are highly unstructured and because smartphones are ubiquitous, they present a larger variability compared to pictures captured by a digital camera. To solve the need of organizing large smartphone photo collections automatically, we propose here a new methodology for hierarchical photo organization into topics and topic-related categories. Our approach successfully estimates latent topics in the pictures by applying probabilistic Latent Semantic Analysis, and automatically assigns a name to each topic by relying on a lexical database. Topic-related categories are then estimated by using a set of topic-specific Convolutional Neuronal Networks. To validate our approach, we ensemble and make public a large dataset of more than 8,000 smartphone pictures from 40 persons. Experimental results demonstrate major user satisfaction with respect to state of the art solutions in terms of organization.Peer ReviewedPreprin

Deep Recurrent Generative Decoder for Abstractive Text Summarization

We propose a new framework for abstractive text summarization based on a sequence-to-sequence oriented encoder-decoder model equipped with a deep recurrent generative decoder (DRGN). Latent structure information implied in the target summaries is learned based on a recurrent latent random model for improving the summarization quality. Neural variational inference is employed to address the intractable posterior inference for the recurrent latent variables. Abstractive summaries are generated based on both the generative latent variables and the discriminative deterministic states. Extensive experiments on some benchmark datasets in different languages show that DRGN achieves improvements over the state-of-the-art methods.Comment: 10 pages, EMNLP 201