Classification of Broadcast News Audio Data Employing Binary Decision Architecture

A novel binary decision architecture (BDA) for broadcast news audio classification task is presented in this paper. The idea of developing such architecture came from the fact that the appropriate combination of multiple binary classifiers for two-class discrimination problem can reduce a miss-classification error without rapid increase in computational complexity. The core element of classification architecture is represented by a binary decision (BD) algorithm that performs discrimination between each pair of acoustic classes, utilizing two types of decision functions. The first one is represented by a simple rule-based approach in which the final decision is made according to the value of selected discrimination parameter. The main advantage of this solution is relatively low processing time needed for classification of all acoustic classes. The cost for that is low classification accuracy. The second one employs support vector machine (SVM) classifier. In this case, the overall classification accuracy is conditioned by finding the optimal parameters for decision function resulting in higher computational complexity and better classification performance. The final form of proposed BDA is created by combining four BD discriminators supplemented by decision table. The effectiveness of proposed BDA, utilizing rule-based approach and the SVM classifier, is compared with two most popular strategies for multiclass classification, namely the binary decision trees (BDT) and the One-Against-One SVM (OAOSVM). Experimental results show that the proposed classification architecture can decrease the overall classification error in comparison with the BDT architecture. On the contrary, an optimization technique for selecting the optimal set of training data is needed in order to overcome the OAOSVM

Multi-level audio classification architecture

A multi-level classification architecture for solving binary discrimination problem is proposed in this paper. The main idea of proposed solution is derived from the fact that solving one binary discrimination problem multiple times can reduce the overall miss-classification error. We aimed our effort towards building the classification architecture employing the combination of multiple binary SVM (Support Vector Machine) classifiers for solving two-class discrimination problem. Therefore, we developed a binary discrimination architecture employing the SVM classifier (BDASVM) with intention to use it for classification of broadcast news (BN) audio data. The fundamental element of BDASVM is the binary decision (BD) algorithm that performs discrimination between each pair of acoustic classes utilizing decision function modeled by separating hyperplane. The overall classification accuracy is conditioned by finding the optimal parameters for discrimination function resulting in higher computational complexity. The final form of proposed BDASVM is created by combining four BDSVM discriminators supplemented by decision table. Experimental results show that the proposed classification architecture can decrease the overall classification error in comparison with binary decision trees SVM (BDTSVM) architecture

Speech technologies for the audiovisual and multimedia interaction environments

361 p

CHORUS Deliverable 2.1: State of the Art on Multimedia Search Engines

Based on the information provided by European projects and national initiatives related to multimedia search as well as domains experts that participated in the CHORUS Think-thanks and workshops, this document reports on the state of the art related to multimedia content search from, a technical, and socio-economic perspective. The technical perspective includes an up to date view on content based indexing and retrieval technologies, multimedia search in the context of mobile devices and peer-to-peer networks, and an overview of current evaluation and benchmark inititiatives to measure the performance of multimedia search engines. From a socio-economic perspective we inventorize the impact and legal consequences of these technical advances and point out future directions of research

Engineering Crowdsourced Stream Processing Systems

A crowdsourced stream processing system (CSP) is a system that incorporates crowdsourced tasks in the processing of a data stream. This can be seen as enabling crowdsourcing work to be applied on a sample of large-scale data at high speed, or equivalently, enabling stream processing to employ human intelligence. It also leads to a substantial expansion of the capabilities of data processing systems. Engineering a CSP system requires the combination of human and machine computation elements. From a general systems theory perspective, this means taking into account inherited as well as emerging properties from both these elements. In this paper, we position CSP systems within a broader taxonomy, outline a series of design principles and evaluation metrics, present an extensible framework for their design, and describe several design patterns. We showcase the capabilities of CSP systems by performing a case study that applies our proposed framework to the design and analysis of a real system (AIDR) that classifies social media messages during time-critical crisis events. Results show that compared to a pure stream processing system, AIDR can achieve a higher data classification accuracy, while compared to a pure crowdsourcing solution, the system makes better use of human workers by requiring much less manual work effort

Advances in Binary and Multiclass Audio Segmentation with Deep Learning Techniques

Los avances tecnológicos acaecidos en la última década han cambiado completamente la forma en la que la población interactúa con el contenido multimedia. Esto ha propiciado un aumento significativo tanto en la generación como el consumo de dicho contenido. El análisis y la anotación manual de toda esta información no son factibles dado el gran volumen actual, lo que releva la necesidad de herramientas automáticas que ayuden en la transición hacia flujos de trabajo asistidos o parcialmente automáticos. En los últimos años, la mayoría de estas herramientas están basadas en el uso de redes neuronales y deep learning. En este contexto, el trabajo que se describe en esta tesis se centra en el ámbito de la extracción de información a partir de señales de audio. Particularmente, se estudia la tarea de segmentación de audio, cuyo principal objetivo es obtener una secuencia de etiquetas que aíslen diferentes regiones en una señal de entrada de acuerdo con una serie de características descritas en un conjunto predefinido de clases, como por ejemplo voz, música o ruido.La primera parte de esta memoria esta centrada en la tarea de detección de actividad de voz. Recientemente, diferentes campañas de evaluación internacionales han propuesto esta tarea como uno de sus retos. Entre ellas se encuentra el reto Fearless steps, que trabaja con audios de las grabaciones de las misiones Apollo de la NASA. Para este reto, se propone una solución basada en aprendizaje supervisado usando una red convolucional recurrente como clasificador. La principal contribución es un método que combina información de filtros de 1D y 2D en la etapa convolucional para que sea procesada posteriormente por la etapa recurrente. Motivado por la introducción de los datos del reto Fearless steps, se plantea una evaluación de diferentes técnicas de adaptación de dominio, con el objetivo de comprobar las prestaciones de un sistema entrenado con datos de dominios habituales y evaluado en este nuevo dominio presentado en el reto. Los métodos descritos no requieren de etiquetas en el dominio objetivo, lo que facilita su uso en aplicaciones prácticas. En términos generales, se observa que los métodos que buscan minimizar el cambio en las distribuciones estadísticas entre los dominios fuente y objetivo obtienen los resultados mas prometedores. Los avances recientes en técnicas de representación obtenidas mediante aprendizaje auto-supervisado han demostrado grandes mejoras en prestaciones en varias tareas relacionadas con el procesado de voz. Siguiendo esta línea, se plantea la incorporación de dichas representaciones en la tarea de detección de actividad de voz. Las ediciones más recientes del reto Fearless steps modificaron su propósito, buscando ahora evaluar las capacidades de generalización de los sistemas. El objetivo entonces con las técnicas introducidas es poder beneficiarse de grandes cantidades de datos no etiquetados para mejorar la robustez del sistema. Los resultados experimentales sugieren que el aprendizaje auto-supervisado de representaciones permite obtener sistemas que son mucho menos sensibles al cambio de dominio.En la segunda parte de este documento se analiza una tarea de segmentación de audio más genérica que busca clasificar de manera simultanea una señal de audio como voz, música, ruido o una combinación de estas. En el contexto de los datos propuesto para el reto de segmentación de audio Albayzín 2010, se presenta un enfoque basado en el uso de redes neuronales recurrentes como clasificador principal, y un modelo de postprocesado integrado por modelos ocultos de Markov. Se introduce un nuevo bloque en la arquitectura neuronal con el objetivo de eliminar la información temporal redundante, mejorando las prestaciones y reduciendo el numero de operaciones por segundo al mismo tiempo. Esta propuesta obtuvo mejores prestaciones que soluciones presentadas anteriormenteen la literatura, y que aproximaciones similares basadas en redes neuronales profundas. Mientras que los resultados con aprendizaje auto-supervisado de representaciones eran prometedores en tareas de segmentación binaria, si se aplican en tareas de segmentación multiclase surgen una serie de cuestiones. Las técnicas habituales de aumento de datos que se aplican en el entrenamiento fuerzan al modelo a compensar el ruido de fondo o la música. En estas condiciones las características obtenidas podrían no representar de manera precisa aquellas clases generadas de manera similar a las versiones aumentadas vistas en el entrenamiento. Este hecho limita la mejora global de prestaciones observada al aplicar estas técnicas en tareas como la propuesta en la evaluación Albayzín 2010.La última parte de este trabajo ha investigado la aplicación de nuevas funciones de coste en la tarea de segmentación de audio, con el principal objetivo de mitigar los problemas que se derivan de utilizar un conjunto de datos de entrenamiento limitado. Se ha demostrado que nuevas técnicas de optimización basadas en las métricas AUC y AUC parcial pueden mejorar objetivos de entrenamiento tradicionales como la entropía cruzada en varias tareas de detección. Con esta idea en mente, en esta tesis se introducen dichas técnicas en la tarea de detección de música. Considerando que la cantidad de datos etiquetados para esta tarea es limitada comparado con otras tareas, las funciones de coste basadas en la métrica AUC se aplican con el objetivo de mejorar las prestaciones cuando el conjunto de datos de entrenamiento es relativamente pequeño. La mayoría de los sistemas que utilizan las técnicas de optimización basadas en métricas AUC se limitan a tareas binarias ya que ese el ámbito de aplicación habitual de la métrica AUC. Además, el etiquetado de audios con taxonomías más detalladas en las que hay múltiples opciones posibles es más complejo, por lo que la cantidad de audio etiquetada en algunas tareas de segmentación multiclase es limitada. Como una extensión natural, se propone una generalización de las técnicas de optimización basadas en la métrica AUC binaria, de tal manera que se puedan aplicar con un número arbitrario de clases. Dos funciones de coste distintas se introducen, usando como base para su formulación las variaciones multiclase de la métrica AUC propuestas en la literatura: una basada en un enfoque uno contra uno, y otra basada en un enfoque uno contra el resto.<br /