A Survey of Matrix Completion Methods for Recommendation Systems

In recent years, the recommendation systems have become increasingly popular and have been used in a broad variety of applications. Here, we investigate the matrix completion techniques for the recommendation systems that are based on collaborative filtering. The collaborative filtering problem can be viewed as predicting the favorability of a user with respect to new items of commodities. When a rating matrix is constructed with users as rows, items as columns, and entries as ratings, the collaborative filtering problem can then be modeled as a matrix completion problem by filling out the unknown elements in the rating matrix. This article presents a comprehensive survey of the matrix completion methods used in recommendation systems. We focus on the mathematical models for matrix completion and the corresponding computational algorithms as well as their characteristics and potential issues. Several applications other than the traditional user-item association prediction are also discussed

Monte Carlo Method with Heuristic Adjustment for Irregularly Shaped Food Product Volume Measurement

Volume measurement plays an important role in the production and processing of food products. Various methods have been proposed to measure the volume of food products with irregular shapes based on 3D reconstruction. However, 3D reconstruction comes with a high-priced computational cost. Furthermore, some of the volume measurement methods based on 3D reconstruction have a low accuracy. Another method for measuring volume of objects uses Monte Carlo method. Monte Carlo method performs volume measurements using random points. Monte Carlo method only requires information regarding whether random points fall inside or outside an object and does not require a 3D reconstruction. This paper proposes volume measurement using a computer vision system for irregularly shaped food products without 3D reconstruction based on Monte Carlo method with heuristic adjustment. Five images of food product were captured using five cameras and processed to produce binary images. Monte Carlo integration with heuristic adjustment was performed to measure the volume based on the information extracted from binary images. The experimental results show that the proposed method provided high accuracy and precision compared to the water displacement method. In addition, the proposed method is more accurate and faster than the space carving method

Camera Re-Localization with Data Augmentation by Image Rendering and Image-to-Image Translation

Die Selbstlokalisierung von Automobilen, Robotern oder unbemannten Luftfahrzeugen sowie die Selbstlokalisierung von Fußgängern ist und wird für eine Vielzahl an Anwendungen von hohem Interesse sein. Eine Hauptaufgabe ist die autonome Navigation von solchen Fahrzeugen, wobei die Lokalisierung in der umgebenden Szene eine Schlüsselkomponente darstellt. Da Kameras etablierte fest verbaute Sensoren in Automobilen, Robotern und unbemannten Luftfahrzeugen sind, ist der Mehraufwand diese auch für Aufgaben der Lokalisierung zu verwenden gering bis gar nicht vorhanden. Das gleiche gilt für die Selbstlokalisierung von Fußgängern, bei der Smartphones als mobile Plattformen für Kameras zum Einsatz kommen. Kamera-Relokalisierung, bei der die Pose einer Kamera bezüglich einer festen Umgebung bestimmt wird, ist ein wertvoller Prozess um eine Lösung oder Unterstützung der Lokalisierung für Fahrzeuge oder Fußgänger darzustellen. Kameras sind zudem kostengünstige Sensoren welche im Alltag von Menschen und Maschinen etabliert sind. Die Unterstützung von Kamera-Relokalisierung ist nicht auf Anwendungen bezüglich der Navigation begrenzt, sondern kann allgemein zur Unterstützung von Bildanalyse oder Bildverarbeitung wie Szenenrekonstruktion, Detektion, Klassifizierung oder ähnlichen Anwendungen genutzt werden. Für diese Zwecke, befasst sich diese Arbeit mit der Verbesserung des Prozesses der Kamera-Relokalisierung. Da Convolutional Neural Networks (CNNs) und hybride Lösungen um die Posen von Kameras zu bestimmen in den letzten Jahren mit etablierten manuell entworfenen Methoden konkurrieren, ist der Fokus in dieser Thesis auf erstere Methoden gesetzt. Die Hauptbeiträge dieser Arbeit beinhalten den Entwurf eines CNN zur Schätzung von Kameraposen, wobei der Schwerpunkt auf einer flachen Architektur liegt, die den Anforderungen an mobile Plattformen genügt. Dieses Netzwerk erreicht Genauigkeiten in gleichem Grad wie tiefere CNNs mit umfangreicheren Modelgrößen. Desweiteren ist die Performanz von CNNs stark von der Quantität und Qualität der zugrundeliegenden Trainingsdaten, die für die Optimierung genutzt werden, abhängig. Daher, befassen sich die weiteren Beiträge dieser Thesis mit dem Rendern von Bildern und Bild-zu-Bild Umwandlungen zur Erweiterung solcher Trainingsdaten. Das generelle Erweitern solcher Trainingsdaten wird Data Augmentation (DA) genannt. Für das Rendern von Bildern zur nützlichen Erweiterung von Trainingsdaten werden 3D Modelle genutzt. Generative Adversarial Networks (GANs) dienen zur Bild-zu-Bild Umwandlung. Während das Rendern von Bildern die Quantität in einem Bilddatensatz erhöht, verbessert die Bild-zu-Bild Umwandlung die Qualität dieser gerenderten Daten. Experimente werden sowohl mit erweiterten Datensätzen aus gerenderten Bildern als auch mit umgewandelten Bildern durchgeführt. Beide Ansätze der DA tragen zur Verbesserung der Genauigkeit der Lokalisierung bei. Somit werden in dieser Arbeit Kamera-Relokalisierung mit modernsten Methoden durch DA verbessert

Modeling and Mapping Location-Dependent Human Appearance

Human appearance is highly variable and depends on individual preferences, such as fashion, facial expression, and makeup. These preferences depend on many factors including a person\u27s sense of style, what they are doing, and the weather. These factors, in turn, are dependent upon geographic location and time. In our work, we build computational models to learn the relationship between human appearance, geographic location, and time. The primary contributions are a framework for collecting and processing geotagged imagery of people, a large dataset collected by our framework, and several generative and discriminative models that use our dataset to learn the relationship between human appearance, location, and time. Additionally, we build interactive maps that allow for inspection and demonstration of what our models have learned

Patch-based models for visual object classes

This thesis concerns models for visual object classes that exhibit a reasonable amount of regularity, such as faces, pedestrians, cells and human brains. Such models are useful for making “within-object” inferences such as determining their individual characteristics and establishing their identity. For example, the model could be used to predict the identity of a face, the pose of a pedestrian or the phenotype of a cell and segment parts of a human brain. Existing object modelling techniques have several limitations. First, most current methods have targeted the above tasks individually using object specific representations; therefore, they cannot be applied to other problems without major alterations. Second, most methods have been designed to work with small databases which do not contain the variations in pose, illumination, occlusion and background clutter seen in ‘real world’ images. Consequently, many existing algorithms fail when tested on unconstrained databases. Finally, the complexity of the training procedure in these methods makes it impractical to use large datasets. In this thesis, we investigate patch-based models for object classes. Our models are capable of exploiting very large databases of objects captured in uncontrolled environments. We represent the test image with a regular grid of patches from a library of images of the same object. All the domain specific information is held in this library: we use one set of images of the object to help draw inferences about others. In each experimental chapter we investigate a different within-object inference task. In particular we develop models for classification, regression, semantic segmentation and identity recognition. In each task, we achieve results that are comparable to or better than the state of the art. We conclude that patch-based representation can be successfully used for the above tasks and shows promise for other applications such as generation and localization

Deep Learning for Aerial Scene Understanding in High Resolution Remote Sensing Imagery from the Lab to the Wild

Diese Arbeit präsentiert die Anwendung von Deep Learning beim Verständnis von Luftszenen, z. B. Luftszenenerkennung, Multi-Label-Objektklassifizierung und semantische Segmentierung. Abgesehen vom Training tiefer Netzwerke unter Laborbedingungen bietet diese Arbeit auch Lernstrategien für praktische Szenarien, z. B. werden Daten ohne Einschränkungen gesammelt oder Annotationen sind knapp

BIG DATA и анализ высокого уровня : материалы конференции

В сборнике опубликованы результаты научных исследований и разработок в области BIG DATA and Advanced Analytics для оптимизации IT-решений и бизнес-решений, а также тематических исследований в области медицины, образования и экологии