Adaptive Bayesian networks for video processing

ABSTRACT Due to its static nature, the inference capability of Bayesian Networks (BNs) oflen deteriorates when the basis of input data varies, especially in video processing applications where the environment often changes constantly. This paper presents an adaptive BN where the network parameters are adjusted in accordance to input variations. An efficient re-training method is introduced for updating the parameters and the proposed network is applied to shadow removal in video sequence processing with quantitative results demonstrating the significance of adapting the network with environmental changes

Human robot interaction in a crowded environment

Human Robot Interaction (HRI) is the primary means of establishing natural and affective communication between humans and robots. HRI enables robots to act in a way similar to humans in order to assist in activities that are considered to be laborious, unsafe, or repetitive. Vision based human robot interaction is a major component of HRI, with which visual information is used to interpret how human interaction takes place. Common tasks of HRI include finding pre-trained static or dynamic gestures in an image, which involves localising different key parts of the human body such as the face and hands. This information is subsequently used to extract different gestures. After the initial detection process, the robot is required to comprehend the underlying meaning of these gestures [3]. Thus far, most gesture recognition systems can only detect gestures and identify a person in relatively static environments. This is not realistic for practical applications as difficulties may arise from people‟s movements and changing illumination conditions. Another issue to consider is that of identifying the commanding person in a crowded scene, which is important for interpreting the navigation commands. To this end, it is necessary to associate the gesture to the correct person and automatic reasoning is required to extract the most probable location of the person who has initiated the gesture. In this thesis, we have proposed a practical framework for addressing the above issues. It attempts to achieve a coarse level understanding about a given environment before engaging in active communication. This includes recognizing human robot interaction, where a person has the intention to communicate with the robot. In this regard, it is necessary to differentiate if people present are engaged with each other or their surrounding environment. The basic task is to detect and reason about the environmental context and different interactions so as to respond accordingly. For example, if individuals are engaged in conversation, the robot should realize it is best not to disturb or, if an individual is receptive to the robot‟s interaction, it may approach the person. Finally, if the user is moving in the environment, it can analyse further to understand if any help can be offered in assisting this user. The method proposed in this thesis combines multiple visual cues in a Bayesian framework to identify people in a scene and determine potential intentions. For improving system performance, contextual feedback is used, which allows the Bayesian network to evolve and adjust itself according to the surrounding environment. The results achieved demonstrate the effectiveness of the technique in dealing with human-robot interaction in a relatively crowded environment [7]

Байєсівські мережі в системах підтримки прийняття рішень

Пропонується докладне висвітлення сучасних підходів до моделювання процесів довільної природи за допомогою байєсівських мереж (БМ) і дерев рішень. Байєсівська мережа – ймовірнісна модель, преставлена у формі спрямованого ациклічного графа, вершинами якого є змінні досліджуваного процесу. БМ – потужний сучасний інструмент моделювання процесів та об’єктів, які функціонують в умовах наявності невизначеностей довільної природи. Їх успішно використовують для розв’язання задач прогнозування, передбачення, медичної і технічної діагностики, прийняття управлінських рішень, автоматичного керування і т. ін. Розглянуто теорію побудови байєсівських мереж, яка включає задачі навчання структури мережі та формування ймовірнісного висновку на її основі. Наведено практичні методики побудови (оцінювання) структури мережі на основі статистичних даних і експертних оцінок. Докладно описано відповідні алгоритмічні процедури. Окремо розглянуто варіанти використання дискретних і неперервних змінних, а також можливості створення гібридної мережі. Наведено кілька методів обчислення ймовірнісного висновку за допомогою побудованої мережі, у тому числі методи формування точного і наближеного висновків. Докладно розглянуто приклади розв’язання практичних задач за допомогою мереж Байєса. Зокрема, задачі моделювання, прогнозування і розпізнавання образів. Наведено перелік відомих програмних продуктів та їх виробників для побудови та застосування байєсівських мереж, частина з яких є повністю доступними для використання у мережі Інтернет. Деякі системи можна доповнювати новими програмними модулями. Книга рекомендується як навчальний посібник для студентів, аспірантів та викладачів, а також для інженерів, які спеціалізуються у галузі розв’язання задач ймовірнісного математичного моделювання, прогнозування, передбачення і розпізнавання образів процесів довільної природи, інформація стосовно який представлена статистичними даними та експертними оцінками