Background subtraction based on Local Shape

We present a novel approach to background subtraction that is based on the local shape of small image regions. In our approach, an image region centered on a pixel is mod-eled using the local self-similarity descriptor. We aim at obtaining a reliable change detection based on local shape change in an image when foreground objects are moving. The method first builds a background model and compares the local self-similarities between the background model and the subsequent frames to distinguish background and foreground objects. Post-processing is then used to refine the boundaries of moving objects. Results show that this approach is promising as the foregrounds obtained are com-plete, although they often include shadows.Comment: 4 pages, 5 figures, 3 tabl

Foreground detection of video through the integration of novel multiple detection algorithims

This thesis was submitted for the degree of Doctor of Philosophy and awarded by Brunel UniversityThe main outcomes of this research are the design of a foreground detection algorithm, which is more accurate and less time consuming than existing algorithms. By the term accuracy we mean an exact mask (which satisfies the respective ground truth value) of the foreground object(s). Motion detection being the prior component of foreground detection process can be achieved via pixel based and block based methods, both of which have their own merits and disadvantages. Pixel based methods are efficient in terms of accuracy but a time consuming process, so cannot be recommended for real time applications. On the other hand block based motion estimation has relatively less accuracy but consumes less time and is thus ideal for real-time applications. In the first proposed algorithm, block based motion estimation technique is opted for timely execution. To overcome the issue of accuracy another morphological based technique was adopted called opening-and-closing by reconstruction, which is a pixel based operation so produces higher accuracy and requires lesser time in execution. Morphological operation opening-and-closing by reconstruction finds the maxima and minima inside the foreground object(s). Thus this novel simultaneous process compensates for the lower accuracy of block based motion estimation. To verify the efficiency of this algorithm a complex video consisting of multiple colours, and fast and slow motions at various places was selected. Based on 11 different performance measures the proposed algorithm achieved an average accuracy of more than 24.73% than four of the well-established algorithms. Background subtraction, being the most cited algorithm for foreground detection, encounters the major problem of proper threshold value at run time. For effective value of the threshold at run time in background subtraction algorithm, the primary component of the foreground detection process, motion is used, in this next proposed algorithm. For the said purpose the smooth histogram peaks and valley of the motion were analyzed, which reflects the high and slow motion areas of the moving object(s) in the given frame and generates the threshold value at run time by exploiting the values of peaks and valley. This proposed algorithm was tested using four recommended video sequences including indoor and outdoor shoots, and were compared with five high ranked algorithms. Based on the values of standard performance measures, the proposed algorithm achieved an average of more than 12.30% higher accuracy results

Banque de données et banc d'essai en détection de changement

Les caméras de vidéosurveillance sont de plus en plus présentes dans notre société, à un point tel que les séquences vidéo sont souvent enregistrées sans être regardées par des agents de sécurité. Il convient donc de créer des algorithmes qui vont effectuer le même travail d'analyse que des surveillants humains. Bien qu'il y ait des inquiétudes au niveau de la vie privée, on peut envisager maintes applications, toutes au service de la société. La détection de changement est à la base de bon nombre d'applications en analyse vidéo. Elle consiste à détecter tout changement intéressant dans une séquence capturée par une caméra fixe. Bien que les méthodes gèrent mieux les difficultés inhérentes à ce problème, il n'y a pas encore de solution définitive à la détection de changement. Avec des milliers de méthodes disponibles dans la littérature, il est présentement très difficile, voire impossible, de comparer ces méthodes et d'identifier lesquelles répondent mieux aux différents défis. Les auteurs font face au même problème lorsqu'ils désirent se comparer à l'état de l'art. Pour faire face à cette situation, nous avons créé un banc d'essai en détection de changement. Ceci inclut la création d'une banque de données d'envergure, d'une méthode d'évaluation quantitative équitable et d'un site web pour consulter le classement et télé-charger les résultats de segmentation des compétiteurs. Des outils et de la documentation pour utiliser ces derniers sont aussi offerts, le tout accessible gratuitement et simplement sur Internet. Comme le but est de devenir le standard de facto , le projet est suffisamment complet et intéressant pour convaincre la communauté scientifique de l'adopter. Ce faisant, nous avons créé notre propre programme d'annotation libre, rassemblé et programmé une dizaine de méthodes de détection de changement, puis déterminé les meilleures méthodes et les difficultés auxquelles la communauté devrait s'attaquer au cours des prochaines années. L'atelier organisé à CVPR 2012, le grand nombre de soumissions et le bon achalandage du site sont des indicateurs encourageants quant à la réussite de notre travail. Il est encore trop tôt pour confirmer quoi que ce soit car l'adoption d'un nouveau standard prend du temps, mais notre pronostic est positif

Segmentation mutuelle d'objets d'intérêt dans des séquences d'images stéréo multispectrales

Les systèmes de vidéosurveillance automatisés actuellement déployés dans le monde sont encore bien loin de ceux qui sont représentés depuis des années dans les oeuvres de sciencefiction. Une des raisons derrière ce retard de développement est le manque d’outils de bas niveau permettant de traiter les données brutes captées sur le terrain. Le pré-traitement de ces données sert à réduire la quantité d’information qui transige vers des serveurs centralisés, qui eux effectuent l’interprétation complète du contenu visuel capté. L’identification d’objets d’intérêt dans les images brutes à partir de leur mouvement est un exemple de pré-traitement qui peut être réalisé. Toutefois, dans un contexte de vidéosurveillance, une méthode de pré-traitement ne peut généralement pas se fier à un modèle d’apparence ou de forme qui caractérise ces objets, car leur nature exacte n’est pas connue d’avance. Cela complique donc l’élaboration des méthodes de traitement de bas niveau. Dans cette thèse, nous présentons différentes méthodes permettant de détecter et de segmenter des objets d’intérêt à partir de séquences vidéo de manière complètement automatisée. Nous explorons d’abord les approches de segmentation vidéo monoculaire par soustraction d’arrière-plan. Ces approches se basent sur l’idée que l’arrière-plan d’une scène peut être modélisé au fil du temps, et que toute variation importante d’apparence non prédite par le modèle dévoile en fait la présence d’un objet en intrusion. Le principal défi devant être relevé par ce type de méthode est que leur modèle d’arrière-plan doit pouvoir s’adapter aux changements dynamiques des conditions d’observation de la scène. La méthode conçue doit aussi pouvoir rester sensible à l’apparition de nouveaux objets d’intérêt, malgré cette robustesse accrue aux comportements dynamiques prévisibles. Nous proposons deux méthodes introduisant différentes techniques de modélisation qui permettent de mieux caractériser l’apparence de l’arrière-plan sans que le modèle soit affecté par les changements d’illumination, et qui analysent la persistance locale de l’arrière-plan afin de mieux détecter les objets d’intérêt temporairement immobilisés. Nous introduisons aussi de nouveaux mécanismes de rétroaction servant à ajuster les hyperparamètres de nos méthodes en fonction du dynamisme observé de la scène et de la qualité des résultats produits.----------ABSTRACT: The automated video surveillance systems currently deployed around the world are still quite far in terms of capabilities from the ones that have inspired countless science fiction works over the past few years. One of the reasons behind this lag in development is the lack of lowlevel tools that allow raw image data to be processed directly in the field. This preprocessing is used to reduce the amount of information transferred to centralized servers that have to interpret the captured visual content for further use. The identification of objects of interest in raw images based on motion is an example of a reprocessing step that might be required by a large system. However, in a surveillance context, the preprocessing method can seldom rely on an appearance or shape model to recognize these objects since their exact nature cannot be known exactly in advance. This complicates the elaboration of low-level image processing methods. In this thesis, we present different methods that detect and segment objects of interest from video sequences in a fully unsupervised fashion. We first explore monocular video segmentation approaches based on background subtraction. These approaches are based on the idea that the background of an observed scene can be modeled over time, and that any drastic variation in appearance that is not predicted by the model actually reveals the presence of an intruding object. The main challenge that must be met by background subtraction methods is that their model should be able to adapt to dynamic changes in scene conditions. The designed methods must also remain sensitive to the emergence of new objects of interest despite this increased robustness to predictable dynamic scene behaviors. We propose two methods that introduce different modeling techniques to improve background appearance description in an illumination-invariant way, and that analyze local background persistence to improve the detection of temporarily stationary objects. We also introduce new feedback mechanisms used to adjust the hyperparameters of our methods based on the observed dynamics of the scene and the quality of the generated output