Automated camera ranking and selection using video content and scene context

PhDWhen observing a scene with multiple cameras, an important problem to solve is to automatically identify “what camera feed should be shown and when?” The answer to this question is of interest for a number of applications and scenarios ranging from sports to surveillance. In this thesis we present a framework for the ranking of each video frame and camera across time and the camera network, respectively. This ranking is then used for automated video production. In the first stage information from each camera view and from the objects in it is extracted and represented in a way that allows for object- and frame-ranking. First objects are detected and ranked within and across camera views. This ranking takes into account both visible and contextual information related to the object. Then content ranking is performed based on the objects in the view and camera-network level information. We propose two novel techniques for content ranking namely: Routing Based Ranking (RBR) and Multivariate Gaussian based Ranking (MVG). In RBR we use a rule based framework where weighted fusion of object and frame level information takes place while in MVG the rank is estimated as a multivariate Gaussian distribution. Through experimental and subjective validation we demonstrate that the proposed content ranking strategies allows the identification of the best-camera at each time. The second part of the thesis focuses on the automatic generation of N-to-1 videos based on the ranked content. We demonstrate that in such production settings it is undesirable to have frequent inter-camera switching. Thus motivating the need for a compromise, between selecting the best camera most of the time and minimising the frequent inter-camera switching, we demonstrate that state-of-the-art techniques for this task are inadequate and fail in dynamic scenes. We propose three novel methods for automated camera selection. The first method (¡go f ) performs a joint optimization of a cost function that depends on both the view quality and inter-camera switching so that a i Abstract ii pleasing best-view video sequence can be composed. The other two methods (¡dbn and ¡util) include the selection decision into the ranking-strategy. In ¡dbn we model the best-camera selection as a state sequence via Directed Acyclic Graphs (DAG) designed as a Dynamic Bayesian Network (DBN), which encodes the contextual knowledge about the camera network and employs the past information to minimize the inter camera switches. In comparison ¡util utilizes the past as well as the future information in a Partially Observable Markov Decision Process (POMDP) where the camera-selection at a certain time is influenced by the past information and its repercussions in the future. The performance of the proposed approach is demonstrated on multiple real and synthetic multi-camera setups. We compare the proposed architectures with various baseline methods with encouraging results. The performance of the proposed approaches is also validated through extensive subjective testing

An Outlook into the Future of Egocentric Vision

What will the future be? We wonder! In this survey, we explore the gap between current research in egocentric vision and the ever-anticipated future, where wearable computing, with outward facing cameras and digital overlays, is expected to be integrated in our every day lives. To understand this gap, the article starts by envisaging the future through character-based stories, showcasing through examples the limitations of current technology. We then provide a mapping between this future and previously defined research tasks. For each task, we survey its seminal works, current state-of-the-art methodologies and available datasets, then reflect on shortcomings that limit its applicability to future research. Note that this survey focuses on software models for egocentric vision, independent of any specific hardware. The paper concludes with recommendations for areas of immediate explorations so as to unlock our path to the future always-on, personalised and life-enhancing egocentric vision.Comment: We invite comments, suggestions and corrections here: https://openreview.net/forum?id=V3974SUk1

Semantic Management of Location-Based Services in Wireless Environments

En los últimos años el interés por la computación móvil ha crecido debido al incesante uso de dispositivos móviles (por ejemplo, smartphones y tablets) y su ubicuidad. El bajo coste de dichos dispositivos unido al gran número de sensores y mecanismos de comunicación que equipan, hace posible el desarrollo de sistemas de información útiles para sus usuarios. Utilizando un cierto tipo especial de sensores, los mecanismos de posicionamiento, es posible desarrollar Servicios Basados en la Localización (Location-Based Services o LBS en inglés) que ofrecen un valor añadido al considerar la localización de los usuarios de dispositivos móviles para ofrecerles información personalizada. Por ejemplo, se han presentado numerosos LBS entre los que se encuentran servicios para encontrar taxis, detectar amigos en las cercanías, ayudar a la extinción de incendios, obtener fotos e información de los alrededores, etc. Sin embargo, los LBS actuales están diseñados para escenarios y objetivos específicos y, por lo tanto, están basados en esquemas predefinidos para el modelado de los elementos involucrados en estos escenarios. Además, el conocimiento del contexto que manejan es implícito; razón por la cual solamente funcionan para un objetivo específico. Por ejemplo, en la actualidad un usuario que llega a una ciudad tiene que conocer (y comprender) qué LBS podrían darle información acerca de medios de transporte específicos en dicha ciudad y estos servicios no son generalmente reutilizables en otras ciudades. Se han propuesto en la literatura algunas soluciones ad hoc para ofrecer LBS a usuarios pero no existe una solución general y flexible que pueda ser aplicada a muchos escenarios diferentes. Desarrollar tal sistema general simplemente uniendo LBS existentes no es sencillo ya que es un desafío diseñar un framework común que permita manejar conocimiento obtenido de datos enviados por objetos heterogéneos (incluyendo datos textuales, multimedia, sensoriales, etc.) y considerar situaciones en las que el sistema tiene que adaptarse a contextos donde el conocimiento cambia dinámicamente y en los que los dispositivos pueden usar diferentes tecnologías de comunicación (red fija, inalámbrica, etc.). Nuestra propuesta en la presente tesis es el sistema SHERLOCK (System for Heterogeneous mobilE Requests by Leveraging Ontological and Contextual Knowledge) que presenta una arquitectura general y flexible para ofrecer a los usuarios LBS que puedan serles interesantes. SHERLOCK se basa en tecnologías semánticas y de agentes: 1) utiliza ontologías para modelar la información de usuarios, dispositivos, servicios, y el entorno, y un razonador para manejar estas ontologías e inferir conocimiento que no ha sido explicitado; 2) utiliza una arquitectura basada en agentes (tanto estáticos como móviles) que permite a los distintos dispositivos SHERLOCK intercambiar conocimiento y así mantener sus ontologías locales actualizadas, y procesar peticiones de información de sus usuarios encontrando lo que necesitan, allá donde esté. El uso de estas dos tecnologías permite a SHERLOCK ser flexible en términos de los servicios que ofrece al usuario (que son aprendidos mediante la interacción entre los dispositivos), y de los mecanismos para encontrar la información que el usuario quiere (que se adaptan a la infraestructura de comunicación subyacente)

Autonomous production of basketball videos from multi-sensored data with personalized viewpoints

We propose an autonomous system for personalized production of basketball videos from multi-sensored data under limited display resolution. We propose criteria for optimal planning of viewpoint coverage and camera selection for improved story-telling and perceptual comfort. By using statistical inference, we design and implement the estimation process. Experiments are made to verify the system, which shows that our method efficiently alleviates flickering visual artifacts due to viewpoint switching, and discontinuous story-telling artifacts.Anglai

Understanding and designing for control in camera operation

Kameraleute nutzen traditionell gezielt Hilfsmittel um kontrollierte Kamerabewegungen zu ermöglichen. Der technische Fortschritt hat hierbei unlängst zum Entstehen neuer Werkzeugen wie Gimbals, Drohnen oder Robotern beigetragen. Dabei wurden durch eine Kombination von Motorisierung, Computer-Vision und Machine-Learning auch neue Interaktionstechniken eingeführt. Neben dem etablierten achsenbasierten Stil wurde nun auch ein inhaltsbasierter Interaktionsstil ermöglicht. Einerseits vereinfachte dieser die Arbeit, andererseits aber folgten dieser (Teil-)Automatisierung auch unerwünschte Nebeneffekte. Grundsätzlich wollen sich Kameraleute während der Kamerabewegung kontinuierlich in Kontrolle und am Ende als Autoren der Aufnahmen fühlen. Während Automatisierung hierbei Experten unterstützen und Anfänger befähigen kann, führt sie unweigerlich auch zu einem gewissen Verlust an gewünschter Kontrolle. Wenn wir Kamerabewegung mit neuen Werkzeugen unterstützen wollen, stellt sich uns daher die Frage: Wie sollten wir diese Werkzeuge gestalten damit sie, trotz fortschreitender Automatisierung ein Gefühl von Kontrolle vermitteln? In der Vergangenheit wurde Kamerakontrolle bereits eingehend erforscht, allerdings vermehrt im virtuellen Raum. Die Anwendung inhaltsbasierter Kontrolle im physikalischen Raum trifft jedoch auf weniger erforschte domänenspezifische Herausforderungen welche gleichzeitig auch neue Gestaltungsmöglichkeiten eröffnen. Um dabei auf Nutzerbedürfnisse einzugehen, müssen sich Schnittstellen zum Beispiel an diese Einschränkungen anpassen können und ein Zusammenspiel mit bestehenden Praktiken erlauben. Bisherige Forschung fokussierte sich oftmals auf ein technisches Verständnis von Kamerafahrten, was sich auch in der Schnittstellengestaltung niederschlug. Im Gegensatz dazu trägt diese Arbeit zu einem besseren Verständnis der Motive und Praktiken von Kameraleuten bei und bildet eine Grundlage zur Forschung und Gestaltung von Nutzerschnittstellen. Diese Arbeit präsentiert dazu konkret drei Beiträge: Zuerst beschreiben wir ethnographische Studien über Experten und deren Praktiken. Sie zeigen vor allem die Herausforderungen von Automatisierung bei Kreativaufgaben auf (Assistenz vs. Kontrollgefühl). Zweitens, stellen wir ein Prototyping-Toolkit vor, dass für den Einsatz im Feld geeignet ist. Das Toolkit stellt Software für eine Replikation quelloffen bereit und erleichtert somit die Exploration von Designprototypen. Um Fragen zu deren Gestaltung besser beantworten zu können, stellen wir ebenfalls ein Evaluations-Framework vor, das vor allem Kontrollqualität und -gefühl bestimmt. Darin erweitern wir etablierte Ansätze um eine neurowissenschaftliche Methodik, um Daten explizit wie implizit erheben zu können. Drittens, präsentieren wir Designs und deren Evaluation aufbauend auf unserem Toolkit und Framework. Die Alternativen untersuchen Kontrolle bei verschiedenen Automatisierungsgraden und inhaltsbasierten Interaktionen. Auftretende Verdeckung durch graphische Elemente, wurde dabei durch visuelle Reduzierung und Mid-Air Gesten kompensiert. Unsere Studien implizieren hohe Grade an Kontrollqualität und -gefühl bei unseren Ansätzen, die zudem kreatives Arbeiten und bestehende Praktiken unterstützen.Cinematographers often use supportive tools to craft desired camera moves. Recent technological advances added new tools to the palette such as gimbals, drones or robots. The combination of motor-driven actuation, computer vision and machine learning in such systems also rendered new interaction techniques possible. In particular, a content-based interaction style was introduced in addition to the established axis-based style. On the one hand, content-based cocreation between humans and automated systems made it easier to reach high level goals. On the other hand however, the increased use of automation also introduced negative side effects. Creatives usually want to feel in control during executing the camera motion and in the end as the authors of the recorded shots. While automation can assist experts or enable novices, it unfortunately also takes away desired control from operators. Thus, if we want to support cinematographers with new tools and interaction techniques the following question arises: How should we design interfaces for camera motion control that, despite being increasingly automated, provide cinematographers with an experience of control? Camera control has been studied for decades, especially in virtual environments. Applying content-based interaction to physical environments opens up new design opportunities but also faces, less researched, domain-specific challenges. To suit the needs of cinematographers, designs need to be crafted with care. In particular, they must adapt to constraints of recordings on location. This makes an interplay with established practices essential. Previous work has mainly focused on a technology-centered understanding of camera travel which consequently influenced the design of camera control systems. In contrast, this thesis, contributes to the understanding of the motives of cinematographers, how they operate on set and provides a user-centered foundation informing cinematography specific research and design. The contribution of this thesis is threefold: First, we present ethnographic studies on expert users and their shooting practices on location. These studies highlight the challenges of introducing automation to a creative task (assistance vs feeling in control). Second, we report on a domain specific prototyping toolkit for in-situ deployment. The toolkit provides open source software for low cost replication enabling the exploration of design alternatives. To better inform design decisions, we further introduce an evaluation framework for estimating the resulting quality and sense of control. By extending established methodologies with a recent neuroscientific technique, it provides data on explicit as well as implicit levels and is designed to be applicable to other domains of HCI. Third, we present evaluations of designs based on our toolkit and framework. We explored a dynamic interplay of manual control with various degrees of automation. Further, we examined different content-based interaction styles. Here, occlusion due to graphical elements was found and addressed by exploring visual reduction strategies and mid-air gestures. Our studies demonstrate that high degrees of quality and sense of control are achievable with our tools that also support creativity and established practices

Understanding and designing for control in camera operation

Kameraleute nutzen traditionell gezielt Hilfsmittel um kontrollierte Kamerabewegungen zu ermöglichen. Der technische Fortschritt hat hierbei unlängst zum Entstehen neuer Werkzeugen wie Gimbals, Drohnen oder Robotern beigetragen. Dabei wurden durch eine Kombination von Motorisierung, Computer-Vision und Machine-Learning auch neue Interaktionstechniken eingeführt. Neben dem etablierten achsenbasierten Stil wurde nun auch ein inhaltsbasierter Interaktionsstil ermöglicht. Einerseits vereinfachte dieser die Arbeit, andererseits aber folgten dieser (Teil-)Automatisierung auch unerwünschte Nebeneffekte. Grundsätzlich wollen sich Kameraleute während der Kamerabewegung kontinuierlich in Kontrolle und am Ende als Autoren der Aufnahmen fühlen. Während Automatisierung hierbei Experten unterstützen und Anfänger befähigen kann, führt sie unweigerlich auch zu einem gewissen Verlust an gewünschter Kontrolle. Wenn wir Kamerabewegung mit neuen Werkzeugen unterstützen wollen, stellt sich uns daher die Frage: Wie sollten wir diese Werkzeuge gestalten damit sie, trotz fortschreitender Automatisierung ein Gefühl von Kontrolle vermitteln? In der Vergangenheit wurde Kamerakontrolle bereits eingehend erforscht, allerdings vermehrt im virtuellen Raum. Die Anwendung inhaltsbasierter Kontrolle im physikalischen Raum trifft jedoch auf weniger erforschte domänenspezifische Herausforderungen welche gleichzeitig auch neue Gestaltungsmöglichkeiten eröffnen. Um dabei auf Nutzerbedürfnisse einzugehen, müssen sich Schnittstellen zum Beispiel an diese Einschränkungen anpassen können und ein Zusammenspiel mit bestehenden Praktiken erlauben. Bisherige Forschung fokussierte sich oftmals auf ein technisches Verständnis von Kamerafahrten, was sich auch in der Schnittstellengestaltung niederschlug. Im Gegensatz dazu trägt diese Arbeit zu einem besseren Verständnis der Motive und Praktiken von Kameraleuten bei und bildet eine Grundlage zur Forschung und Gestaltung von Nutzerschnittstellen. Diese Arbeit präsentiert dazu konkret drei Beiträge: Zuerst beschreiben wir ethnographische Studien über Experten und deren Praktiken. Sie zeigen vor allem die Herausforderungen von Automatisierung bei Kreativaufgaben auf (Assistenz vs. Kontrollgefühl). Zweitens, stellen wir ein Prototyping-Toolkit vor, dass für den Einsatz im Feld geeignet ist. Das Toolkit stellt Software für eine Replikation quelloffen bereit und erleichtert somit die Exploration von Designprototypen. Um Fragen zu deren Gestaltung besser beantworten zu können, stellen wir ebenfalls ein Evaluations-Framework vor, das vor allem Kontrollqualität und -gefühl bestimmt. Darin erweitern wir etablierte Ansätze um eine neurowissenschaftliche Methodik, um Daten explizit wie implizit erheben zu können. Drittens, präsentieren wir Designs und deren Evaluation aufbauend auf unserem Toolkit und Framework. Die Alternativen untersuchen Kontrolle bei verschiedenen Automatisierungsgraden und inhaltsbasierten Interaktionen. Auftretende Verdeckung durch graphische Elemente, wurde dabei durch visuelle Reduzierung und Mid-Air Gesten kompensiert. Unsere Studien implizieren hohe Grade an Kontrollqualität und -gefühl bei unseren Ansätzen, die zudem kreatives Arbeiten und bestehende Praktiken unterstützen.Cinematographers often use supportive tools to craft desired camera moves. Recent technological advances added new tools to the palette such as gimbals, drones or robots. The combination of motor-driven actuation, computer vision and machine learning in such systems also rendered new interaction techniques possible. In particular, a content-based interaction style was introduced in addition to the established axis-based style. On the one hand, content-based cocreation between humans and automated systems made it easier to reach high level goals. On the other hand however, the increased use of automation also introduced negative side effects. Creatives usually want to feel in control during executing the camera motion and in the end as the authors of the recorded shots. While automation can assist experts or enable novices, it unfortunately also takes away desired control from operators. Thus, if we want to support cinematographers with new tools and interaction techniques the following question arises: How should we design interfaces for camera motion control that, despite being increasingly automated, provide cinematographers with an experience of control? Camera control has been studied for decades, especially in virtual environments. Applying content-based interaction to physical environments opens up new design opportunities but also faces, less researched, domain-specific challenges. To suit the needs of cinematographers, designs need to be crafted with care. In particular, they must adapt to constraints of recordings on location. This makes an interplay with established practices essential. Previous work has mainly focused on a technology-centered understanding of camera travel which consequently influenced the design of camera control systems. In contrast, this thesis, contributes to the understanding of the motives of cinematographers, how they operate on set and provides a user-centered foundation informing cinematography specific research and design. The contribution of this thesis is threefold: First, we present ethnographic studies on expert users and their shooting practices on location. These studies highlight the challenges of introducing automation to a creative task (assistance vs feeling in control). Second, we report on a domain specific prototyping toolkit for in-situ deployment. The toolkit provides open source software for low cost replication enabling the exploration of design alternatives. To better inform design decisions, we further introduce an evaluation framework for estimating the resulting quality and sense of control. By extending established methodologies with a recent neuroscientific technique, it provides data on explicit as well as implicit levels and is designed to be applicable to other domains of HCI. Third, we present evaluations of designs based on our toolkit and framework. We explored a dynamic interplay of manual control with various degrees of automation. Further, we examined different content-based interaction styles. Here, occlusion due to graphical elements was found and addressed by exploring visual reduction strategies and mid-air gestures. Our studies demonstrate that high degrees of quality and sense of control are achievable with our tools that also support creativity and established practices

BUILDING STUDENTS’ CHARACTER BY ENGAGING SOCIAL STUDIES ISSUES IN LANGUAGE TEACHING

This paper focuses on analyzing the importance of character building in language teaching, and finding ways how to take advantages from engaging social studies issues within a pedagogical framework. Using social studies issues as topics in teaching English not only enable students to effectively acquire a foreign language with the knowledge and skills but also raise their awareness and critical thinking of our society problems. The globalization with its positive and negative affects has made our generation carried away by the currents of change of being a stranger in their own backyard and forget our own cultural identities. Many of the scenes and themes shown on the television, Internet and other media channels often run down the values and ideas of our national positive characters traits. In this point of view, teaching language by engaging social studies issues to build students’ character and national identity can enhance students understanding toward the importance of its moral values as their inspiration to be a better person, and improve their English as well. This paper will describe how an engagement of social studies issues can be an alternative learning tool utilized in language teaching to develop students’ character and national identity. Also, to provide the benefit from this approach students can get in learning English

Full Proceedings, 2018

Full conference proceedings for the 2018 International Building Physics Association Conference hosted at Syracuse University