Embedded Smart Car Security System on Face Detection

In this proposed embedded car security system, FDS(Face Detection System) is used to detect the face of the driver and compare it with the predefined face. For example, in the night when the car’s owner is sleeping and someone theft the car then FDS obtains images by one tiny web camera which can be hidden easily in somewhere in the car. FDS compares the obtained image with the predefined images if the image doesn’t match, then the information is sent to the owner through MMS. So now owner can obtain the image of the thief in his mobile as well as he can trace the location through GPS. The location of the car as well as its speed can be displayed to the owner through SMS. So by using this system, owner can identify the thief image as well as the location of the car This system prototype is built on the base of one embedded platform in which one SoC named “SEP4020”(works at 100MHz) controls all the processes .Experimental results illuminate the validity of this car security system

Real-Time Head Pose Estimation on Mobile Platforms

ABSTRACT Many computer vision applications such as augmented reality require head pose estimation. As far as the real-time implementation of head pose estimation on relatively resource limited mobile platforms is concerned, it is required to satisfy real-time constraints while maintaining reasonable head pose estimation accuracy. The introduced head pose estimation approach in this paper is an attempt to meet this objective. The approach consists of the following components: Viola-Jones face detection, color-based face tracking using an online calibration procedure, and head pose estimation using Hu moment features and Fisher linear discriminant. Experimental results running on an actual mobile device are reported exhibiting both the realtime and accuracy aspects of the developed approach

Detection of Driver Drowsiness and Distraction Using Computer Vision and Machine Learning Approaches

Drowsiness and distracted driving are leading factor in most car crashes and near-crashes. This research study explores and investigates the applications of both conventional computer vision and deep learning approaches for the detection of drowsiness and distraction in drivers. In the first part of this MPhil research study conventional computer vision approaches was studied to develop a robust drowsiness and distraction system based on yawning detection, head pose detection and eye blinking detection. These algorithms were implemented by using existing human crafted features. Experiments were performed for the detection and classification with small image datasets to evaluate and measure the performance of system. It was observed that the use of human crafted features together with a robust classifier such as SVM gives better performance in comparison to previous approaches. Though, the results were satisfactorily, there are many drawbacks and challenges associated with conventional computer vision approaches, such as definition and extraction of human crafted features, thus making these conventional algorithms to be subjective in nature and less adaptive in practice. In contrast, deep learning approaches automates the feature selection process and can be trained to learn the most discriminative features without any input from human. In the second half of this research study, the use of deep learning approaches for the detection of distracted driving was investigated. It was observed that one of the advantages of the applied methodology and technique for distraction detection includes and illustrates the contribution of CNN enhancement to a better pattern recognition accuracy and its ability to learn features from various regions of a human body simultaneously. The comparison of the performance of four convolutional deep net architectures (AlexNet, ResNet, MobileNet and NASNet) was carried out, investigated triplet training and explored the impact of combining a support vector classifier (SVC) with a trained deep net. The images used in our experiments with the deep nets are from the State Farm Distracted Driver Detection dataset hosted on Kaggle, each of which captures the entire body of a driver. The best results were obtained with the NASNet trained using triplet loss and combined with an SVC. It was observed that one of the advantages of deep learning approaches are their ability to learn discriminative features from various regions of a human body simultaneously. The ability has enabled deep learning approaches to reach accuracy at human level.

State of the Art in Face Recognition

Notwithstanding the tremendous effort to solve the face recognition problem, it is not possible yet to design a face recognition system with a potential close to human performance. New computer vision and pattern recognition approaches need to be investigated. Even new knowledge and perspectives from different fields like, psychology and neuroscience must be incorporated into the current field of face recognition to design a robust face recognition system. Indeed, many more efforts are required to end up with a human like face recognition system. This book tries to make an effort to reduce the gap between the previous face recognition research state and the future state

Cloud-based scalable object detection and classification in video streams

Due to the recent advances in cameras, cell phones and camcorders, particularly the resolution at which they can record an image/video, large amounts of data are generated daily. This video data is often so large that manually inspecting it for useful content can be time consuming and error prone, thereby it requires automated analysis to extract useful information and metadata. Existing video analysis systems lack automation, scalability and operate under a supervised learning domain, requiring substantial amounts of labelled data and training time. We present a cloud-based, automated video analysis system to process large numbers of video streams, where the underlying infrastructure is able to scale based on the number and size of the stream(s) being considered. The system automates the video analysis process and reduces manual intervention. An operator using this system only specifies which object of interest is to be located from the video streams. Video streams are then automatically fetched from the cloud storage and analysed in an unsupervised way. The proposed system was able to locate and classify an object of interest from one month of recorded video streams comprising 175 GB in size on a 15 node cloud in 6.52 h. The GPU powered infrastructure took 3 h to accomplish the same task. Occupancy of GPU resources in cloud is optimized and data transfer between CPU and GPU is minimized to achieve high performance. The scalability of the system is demonstrated along with a classification accuracy of 95%

A framework for context-aware driver status assessment systems

The automotive industry is actively supporting research and innovation to meet manufacturers' requirements related to safety issues, performance and environment. The Green ITS project is among the efforts in that regard. Safety is a major customer and manufacturer concern. Therefore, much effort have been directed to developing cutting-edge technologies able to assess driver status in term of alertness and suitability. In that regard, we aim to create with this thesis a framework for a context-aware driver status assessment system. Context-aware means that the machine uses background information about the driver and environmental conditions to better ascertain and understand driver status. The system also relies on multiple sensors, mainly video and audio. Using context and multi-sensor data, we need to perform multi-modal analysis and data fusion in order to infer as much knowledge as possible about the driver. Last, the project is to be continued by other students, so the system should be modular and well-documented. With this in mind, a driving simulator integrating multiple sensors was built. This simulator is a starting point for experimentation related to driver status assessment, and a prototype of software for real-time driver status assessment is integrated to the platform. To make the system context-aware, we designed a driver identification module based on audio-visual data fusion. Thus, at the beginning of driving sessions, the users are identified and background knowledge about them is loaded to better understand and analyze their behavior. A driver status assessment system was then constructed based on two different modules. The first one is for driver fatigue detection, based on an infrared camera. Fatigue is inferred via percentage of eye closure, which is the best indicator of fatigue for vision systems. The second one is a driver distraction recognition system, based on a Kinect sensor. Using body, head, and facial expressions, a fusion strategy is employed to deduce the type of distraction a driver is subject to. Of course, fatigue and distraction are only a fraction of all possible drivers' states, but these two aspects have been studied here primarily because of their dramatic impact on traffic safety. Through experimental results, we show that our system is efficient for driver identification and driver inattention detection tasks. Nevertheless, it is also very modular and could be further complemented by driver status analysis, context or additional sensor acquisition

Machine learning for smart building applications: Review and taxonomy

© 2019 Association for Computing Machinery. The use of machine learning (ML) in smart building applications is reviewed in this article. We split existing solutions into two main classes: occupant-centric versus energy/devices-centric. The first class groups solutions that use ML for aspects related to the occupants, including (1) occupancy estimation and identification, (2) activity recognition, and (3) estimating preferences and behavior. The second class groups solutions that use ML to estimate aspects related either to energy or devices. They are divided into three categories: (1) energy profiling and demand estimation, (2) appliances profiling and fault detection, and (3) inference on sensors. Solutions in each category are presented, discussed, and compared; open perspectives and research trends are discussed as well. Compared to related state-of-the-art survey papers, the contribution herein is to provide a comprehensive and holistic review from the ML perspectives rather than architectural and technical aspects of existing building management systems. This is by considering all types of ML tools, buildings, and several categories of applications, and by structuring the taxonomy accordingly. The article ends with a summary discussion of the presented works, with focus on lessons learned, challenges, open and future directions of research in this field

Computer Vision Based Early Intraocular Pressure Assessment From Frontal Eye Images

Intraocular Pressure (IOP) in general, refers to the pressure in the eyes. Gradual increase of IOP and high IOP are conditions or symptoms that may lead to certain diseases such as glaucoma, and therefore, must be closely monitored. While the pressure in the eye increases, different parts of the eye may become affected until the eye parts are damaged. An effective way to prevent rise in eye pressure is by early detection. Exiting IOP monitoring tools include eye tests at clinical facilities and computer-aided techniques from fundus and optic nerves images. In this work, a new computer vision-based smart healthcare framework is presented to evaluate the intraocular pressure risk from frontal eye images early-on. The framework determines the status of IOP by analyzing frontal eye images using image processing and machine learning techniques. A database of images from the Princess Basma Hospital was used in this work. The database contains 400 eye images; 200 images with normal IOP and 200 high eye pressure case images. This study proposes novel features for IOP determination from two experiments. The first experiment extracts the sclera using circular hough transform, after which four features are extracted from the whole sclera. These features are mean redness level, red area percentage, contour area and contour height. The pupil/iris diameter ratio feature is also extracted from the frontal eye image after a series of pre-processing techniques. The second experiment extracts the sclera and iris segment using a fully conventional neural network technique, after which six features are extracted from only part of the segmented sclera and iris. The features include mean redness level, red area percentage, contour area, contour distance and contour angle along with the pupil/iris diameter ratio. Once the features are extracted, classification techniques are applied in order to train and test the images and features to obtain the status of the patients in terms of eye pressure. For the first experiment, neural network and support vector machine algorithms were adopted in order to detect the status of intraocular pressure. The second experiment adopted support vector machine and decision tree algorithms to detect the status of intraocular pressure. For both experiments, the framework detects the status of IOP (normal or high IOP) with high accuracies. This computer vison-based approach produces evidence of the relationship between the extracted frontal eye image features and IOP, which has not been previously investigated through automated image processing and machine learning techniques from frontal eye images

Text detection and recognition in natural images using computer vision techniques

El reconocimiento de texto en imágenes reales ha centrado la atención de muchos investigadores en todo el mundo en los últimos años. El motivo es el incremento de productos de bajo coste como teléfonos móviles o Tablet PCs que incorporan dispositivos de captura de imágenes y altas capacidades de procesamiento. Con estos antecedentes, esta tesis presenta un método robusto para detectar, localizar y reconocer texto horizontal en imágenes diurnas tomadas en escenarios reales. El reto es complejo dada la enorme variabilidad de los textos existentes y de las condiciones de captura en entornos reales. Inicialmente se presenta una revisión de los principales trabajos de los últimos años en el campo del reconocimiento de texto en imágenes naturales. Seguidamente, se lleva a cabo un estudio de las características más adecuadas para describir texto respecto de objetos no correspondientes con texto. Típicamente, un sistema de reconocimiento de texto en imágenes está formado por dos grandes etapas. La primera consiste en detectar si existe texto en la imagen y de localizarlo con la mayor precisión posible, minimizando la cantidad de texto no detectado así como el número de falsos positivos. La segunda etapa consiste en reconocer el texto extraído. El método de detección aquí propuesto está basado en análisis de componentes conexos tras aplicar una segmentación que combina un método global como MSER con un método local, de forma que se mejoran las propuestas del estado del arte al segmentar texto incluso en situaciones complejas como imágenes borrosas o de muy baja resolución. El proceso de análisis de los componentes conexos extraídos se optimiza mediante algoritmos genéticos. Al contrario que otros sistemas, nosotros proponemos un método recursivo que permite restaurar aquellos objetos correspondientes con texto y que inicialmente son erróneamente descartados. De esta forma, se consigue mejorar en gran medida la fiabilidad de la detección. Aunque el método propuesto está basado en análisis de componentes conexos, en esta tesis se utiliza también la idea de los métodos basados en texturas para validar las áreas de texto detectadas. Por otro lado, nuestro método para reconocer texto se basa en identificar cada caracter y aplicar posteriormente un modelo de lenguaje para corregir las palabras mal reconocidas, al restringir la solución a un diccionario que contiene el conjunto de posibles términos. Se propone una nueva característica para reconocer los caracteres, a la que hemos dado el nombre de Direction Histogram (DH). Se basa en calcular el histograma de las direcciones del gradiente en los pixeles de borde. Esta característica se compara con otras del estado del arte y los resultados experimentales obtenidos sobre una base de datos compleja muestran que nuestra propuesta es adecuada ya que supera otros trabajos del estado del arte. Presentamos también un método de clasificación borrosa de letras basado en KNN, el cual permite separar caracteres erróneamente conectados durante la etapa de segmentación. El método de reconocimiento de texto propuesto no es solo capaz de reconocer palabras, sino también números y signos de puntuación. El reconocimiento de palabras se lleva a cabo mediante un modelo de lenguaje basado en inferencia probabilística y el British National Corpus, un completo diccionario del inglés británico moderno, si bien el algoritmo puede ser fácilmente adaptado para ser usado con cualquier otro diccionario. El modelo de lenguaje utiliza una modificación del algoritmo forward usando en Modelos Ocultos de Markov. Para comprobar el rendimiento del sistema propuesto, se han obtenido resultados experimentales con distintas bases de datos, las cuales incluyen imágenes en diferentes escenarios y situaciones. Estas bases de datos han sido usadas como banco de pruebas en la última década por la mayoría de investigadores en el área de reconocimiento de texto en imágenes naturales. Los resultados muestran que el sistema propuesto logra un rendimiento similar al del estado del arte en términos de localización, mientras que lo supera en términos de reconocimiento. Con objeto de mostrar la aplicabilidad del método propuesto en esta tesis, se presenta también un sistema de detección y reconocimiento de la información contenida en paneles de tráfico basado en el algoritmo desarrollado. El objetivo de esta aplicación es la creación automática de inventarios de paneles de tráfico de países o regiones que faciliten el mantenimiento de la señalización vertical de las carreteras, usando imágenes disponibles en el servicio Street View de Google. Se ha creado una base de datos para esta aplicación. Proponemos modelar los paneles de tráfico usando apariencia visual en lugar de las clásicas soluciones que utilizan bordes o características geométricas, con objeto de detectar aquellas imágenes en las que existen paneles de tráfico. Los resultados experimentales muestran la viabilidad del sistema propuesto

Text detection and recognition in natural images using computer vision techniques

El reconocimiento de texto en imágenes reales ha centrado la atención de muchos investigadores en todo el mundo en los últimos años. El motivo es el incremento de productos de bajo coste como teléfonos móviles o Tablet PCs que incorporan dispositivos de captura de imágenes y altas capacidades de procesamiento. Con estos antecedentes, esta tesis presenta un método robusto para detectar, localizar y reconocer texto horizontal en imágenes diurnas tomadas en escenarios reales. El reto es complejo dada la enorme variabilidad de los textos existentes y de las condiciones de captura en entornos reales. Inicialmente se presenta una revisión de los principales trabajos de los últimos años en el campo del reconocimiento de texto en imágenes naturales. Seguidamente, se lleva a cabo un estudio de las características más adecuadas para describir texto respecto de objetos no correspondientes con texto. Típicamente, un sistema de reconocimiento de texto en imágenes está formado por dos grandes etapas. La primera consiste en detectar si existe texto en la imagen y de localizarlo con la mayor precisión posible, minimizando la cantidad de texto no detectado así como el número de falsos positivos. La segunda etapa consiste en reconocer el texto extraído. El método de detección aquí propuesto está basado en análisis de componentes conexos tras aplicar una segmentación que combina un método global como MSER con un método local, de forma que se mejoran las propuestas del estado del arte al segmentar texto incluso en situaciones complejas como imágenes borrosas o de muy baja resolución. El proceso de análisis de los componentes conexos extraídos se optimiza mediante algoritmos genéticos. Al contrario que otros sistemas, nosotros proponemos un método recursivo que permite restaurar aquellos objetos correspondientes con texto y que inicialmente son erróneamente descartados. De esta forma, se consigue mejorar en gran medida la fiabilidad de la detección. Aunque el método propuesto está basado en análisis de componentes conexos, en esta tesis se utiliza también la idea de los métodos basados en texturas para validar las áreas de texto detectadas. Por otro lado, nuestro método para reconocer texto se basa en identificar cada caracter y aplicar posteriormente un modelo de lenguaje para corregir las palabras mal reconocidas, al restringir la solución a un diccionario que contiene el conjunto de posibles términos. Se propone una nueva característica para reconocer los caracteres, a la que hemos dado el nombre de Direction Histogram (DH). Se basa en calcular el histograma de las direcciones del gradiente en los pixeles de borde. Esta característica se compara con otras del estado del arte y los resultados experimentales obtenidos sobre una base de datos compleja muestran que nuestra propuesta es adecuada ya que supera otros trabajos del estado del arte. Presentamos también un método de clasificación borrosa de letras basado en KNN, el cual permite separar caracteres erróneamente conectados durante la etapa de segmentación. El método de reconocimiento de texto propuesto no es solo capaz de reconocer palabras, sino también números y signos de puntuación. El reconocimiento de palabras se lleva a cabo mediante un modelo de lenguaje basado en inferencia probabilística y el British National Corpus, un completo diccionario del inglés británico moderno, si bien el algoritmo puede ser fácilmente adaptado para ser usado con cualquier otro diccionario. El modelo de lenguaje utiliza una modificación del algoritmo forward usando en Modelos Ocultos de Markov. Para comprobar el rendimiento del sistema propuesto, se han obtenido resultados experimentales con distintas bases de datos, las cuales incluyen imágenes en diferentes escenarios y situaciones. Estas bases de datos han sido usadas como banco de pruebas en la última década por la mayoría de investigadores en el área de reconocimiento de texto en imágenes naturales. Los resultados muestran que el sistema propuesto logra un rendimiento similar al del estado del arte en términos de localización, mientras que lo supera en términos de reconocimiento. Con objeto de mostrar la aplicabilidad del método propuesto en esta tesis, se presenta también un sistema de detección y reconocimiento de la información contenida en paneles de tráfico basado en el algoritmo desarrollado. El objetivo de esta aplicación es la creación automática de inventarios de paneles de tráfico de países o regiones que faciliten el mantenimiento de la señalización vertical de las carreteras, usando imágenes disponibles en el servicio Street View de Google. Se ha creado una base de datos para esta aplicación. Proponemos modelar los paneles de tráfico usando apariencia visual en lugar de las clásicas soluciones que utilizan bordes o características geométricas, con objeto de detectar aquellas imágenes en las que existen paneles de tráfico. Los resultados experimentales muestran la viabilidad del sistema propuesto