158 research outputs found

    Tensor Product Generation Networks for Deep NLP Modeling

    Full text link
    We present a new approach to the design of deep networks for natural language processing (NLP), based on the general technique of Tensor Product Representations (TPRs) for encoding and processing symbol structures in distributed neural networks. A network architecture --- the Tensor Product Generation Network (TPGN) --- is proposed which is capable in principle of carrying out TPR computation, but which uses unconstrained deep learning to design its internal representations. Instantiated in a model for image-caption generation, TPGN outperforms LSTM baselines when evaluated on the COCO dataset. The TPR-capable structure enables interpretation of internal representations and operations, which prove to contain considerable grammatical content. Our caption-generation model can be interpreted as generating sequences of grammatical categories and retrieving words by their categories from a plan encoded as a distributed representation

    Image speech combination for interactive computer assisted transcription of handwritten documents

    Full text link
    [EN] Handwritten document transcription aims to obtain the contents of a document to provide efficient information access to, among other, digitised historical documents. The increasing number of historical documents published by libraries and archives makes this an important task. In this context, the use of image processing and understanding techniques in conjunction with assistive technologies reduces the time and human effort required for obtaining the final perfect transcription. The assistive transcription system proposes a hypothesis, usually derived from a recognition process of the handwritten text image. Then, the professional transcriber feedback can be used to obtain an improved hypothesis and speed-up the final transcription. In this framework, a speech signal corresponding to the dictation of the handwritten text can be used as an additional source of information. This multimodal approach, that combines the image of the handwritten text with the speech of the dictation of its contents, could make better the hypotheses (initial and improved) offered to the transcriber. In this paper we study the feasibility of a multimodal interactive transcription system for an assistive paradigm known as Computer Assisted Transcription of Text Images. Different techniques are tested for obtaining the multimodal combination in this framework. The use of the proposed multimodal approach reveals a significant reduction of transcription effort with some multimodal combination techniques, allowing for a faster transcription process.Work partially supported by projects READ-674943 (European Union's H2020), SmartWays-RTC-2014-1466-4 (MINECO, Spain), and CoMUN-HaT-TIN2015-70924-C2-1-R (MINECO/FEDER), and by Generalitat Valenciana (GVA), Spain under reference PROMETEOII/2014/030.Granell, E.; Romero, V.; Martínez-Hinarejos, C. (2019). Image speech combination for interactive computer assisted transcription of handwritten documents. Computer Vision and Image Understanding. 180:74-83. https://doi.org/10.1016/j.cviu.2019.01.009S748318

    Advances on the Transcription of Historical Manuscripts based on Multimodality, Interactivity and Crowdsourcing

    Full text link
    Natural Language Processing (NLP) is an interdisciplinary research field of Computer Science, Linguistics, and Pattern Recognition that studies, among others, the use of human natural languages in Human-Computer Interaction (HCI). Most of NLP research tasks can be applied for solving real-world problems. This is the case of natural language recognition and natural language translation, that can be used for building automatic systems for document transcription and document translation. Regarding digitalised handwritten text documents, transcription is used to obtain an easy digital access to the contents, since simple image digitalisation only provides, in most cases, search by image and not by linguistic contents (keywords, expressions, syntactic or semantic categories). Transcription is even more important in historical manuscripts, since most of these documents are unique and the preservation of their contents is crucial for cultural and historical reasons. The transcription of historical manuscripts is usually done by paleographers, who are experts on ancient script and vocabulary. Recently, Handwritten Text Recognition (HTR) has become a common tool for assisting paleographers in their task, by providing a draft transcription that they may amend with more or less sophisticated methods. This draft transcription is useful when it presents an error rate low enough to make the amending process more comfortable than a complete transcription from scratch. Thus, obtaining a draft transcription with an acceptable low error rate is crucial to have this NLP technology incorporated into the transcription process. The work described in this thesis is focused on the improvement of the draft transcription offered by an HTR system, with the aim of reducing the effort made by paleographers for obtaining the actual transcription on digitalised historical manuscripts. This problem is faced from three different, but complementary, scenarios: · Multimodality: The use of HTR systems allow paleographers to speed up the manual transcription process, since they are able to correct on a draft transcription. Another alternative is to obtain the draft transcription by dictating the contents to an Automatic Speech Recognition (ASR) system. When both sources (image and speech) are available, a multimodal combination is possible and an iterative process can be used in order to refine the final hypothesis. · Interactivity: The use of assistive technologies in the transcription process allows one to reduce the time and human effort required for obtaining the actual transcription, given that the assistive system and the palaeographer cooperate to generate a perfect transcription. Multimodal feedback can be used to provide the assistive system with additional sources of information by using signals that represent the whole same sequence of words to transcribe (e.g. a text image, and the speech of the dictation of the contents of this text image), or that represent just a word or character to correct (e.g. an on-line handwritten word). · Crowdsourcing: Open distributed collaboration emerges as a powerful tool for massive transcription at a relatively low cost, since the paleographer supervision effort may be dramatically reduced. Multimodal combination allows one to use the speech dictation of handwritten text lines in a multimodal crowdsourcing platform, where collaborators may provide their speech by using their own mobile device instead of using desktop or laptop computers, which makes it possible to recruit more collaborators.El Procesamiento del Lenguaje Natural (PLN) es un campo de investigación interdisciplinar de las Ciencias de la Computación, Lingüística y Reconocimiento de Patrones que estudia, entre otros, el uso del lenguaje natural humano en la interacción Hombre-Máquina. La mayoría de las tareas de investigación del PLN se pueden aplicar para resolver problemas del mundo real. Este es el caso del reconocimiento y la traducción del lenguaje natural, que se pueden utilizar para construir sistemas automáticos para la transcripción y traducción de documentos. En cuanto a los documentos manuscritos digitalizados, la transcripción se utiliza para facilitar el acceso digital a los contenidos, ya que la simple digitalización de imágenes sólo proporciona, en la mayoría de los casos, la búsqueda por imagen y no por contenidos lingüísticos. La transcripción es aún más importante en el caso de los manuscritos históricos, ya que la mayoría de estos documentos son únicos y la preservación de su contenido es crucial por razones culturales e históricas. La transcripción de manuscritos históricos suele ser realizada por paleógrafos, que son personas expertas en escritura y vocabulario antiguos. Recientemente, los sistemas de Reconocimiento de Escritura (RES) se han convertido en una herramienta común para ayudar a los paleógrafos en su tarea, la cual proporciona un borrador de la transcripción que los paleógrafos pueden corregir con métodos más o menos sofisticados. Este borrador de transcripción es útil cuando presenta una tasa de error suficientemente reducida para que el proceso de corrección sea más cómodo que una completa transcripción desde cero. Por lo tanto, la obtención de un borrador de transcripción con una baja tasa de error es crucial para que esta tecnología de PLN sea incorporada en el proceso de transcripción. El trabajo descrito en esta tesis se centra en la mejora del borrador de transcripción ofrecido por un sistema RES, con el objetivo de reducir el esfuerzo realizado por los paleógrafos para obtener la transcripción de manuscritos históricos digitalizados. Este problema se enfrenta a partir de tres escenarios diferentes, pero complementarios: · Multimodalidad: El uso de sistemas RES permite a los paleógrafos acelerar el proceso de transcripción manual, ya que son capaces de corregir en un borrador de la transcripción. Otra alternativa es obtener el borrador de la transcripción dictando el contenido a un sistema de Reconocimiento Automático de Habla. Cuando ambas fuentes están disponibles, una combinación multimodal de las mismas es posible y se puede realizar un proceso iterativo para refinar la hipótesis final. · Interactividad: El uso de tecnologías asistenciales en el proceso de transcripción permite reducir el tiempo y el esfuerzo humano requeridos para obtener la transcripción correcta, gracias a la cooperación entre el sistema asistencial y el paleógrafo para obtener la transcripción perfecta. La realimentación multimodal se puede utilizar en el sistema asistencial para proporcionar otras fuentes de información adicionales con señales que representen la misma secuencia de palabras a transcribir (por ejemplo, una imagen de texto, o la señal de habla del dictado del contenido de dicha imagen de texto), o señales que representen sólo una palabra o carácter a corregir (por ejemplo, una palabra manuscrita mediante una pantalla táctil). · Crowdsourcing: La colaboración distribuida y abierta surge como una poderosa herramienta para la transcripción masiva a un costo relativamente bajo, ya que el esfuerzo de supervisión de los paleógrafos puede ser drásticamente reducido. La combinación multimodal permite utilizar el dictado del contenido de líneas de texto manuscrito en una plataforma de crowdsourcing multimodal, donde los colaboradores pueden proporcionar las muestras de habla utilizando su propio dispositivo móvil en lugar de usar ordenadores,El Processament del Llenguatge Natural (PLN) és un camp de recerca interdisciplinar de les Ciències de la Computació, la Lingüística i el Reconeixement de Patrons que estudia, entre d'altres, l'ús del llenguatge natural humà en la interacció Home-Màquina. La majoria de les tasques de recerca del PLN es poden aplicar per resoldre problemes del món real. Aquest és el cas del reconeixement i la traducció del llenguatge natural, que es poden utilitzar per construir sistemes automàtics per a la transcripció i traducció de documents. Quant als documents manuscrits digitalitzats, la transcripció s'utilitza per facilitar l'accés digital als continguts, ja que la simple digitalització d'imatges només proporciona, en la majoria dels casos, la cerca per imatge i no per continguts lingüístics (paraules clau, expressions, categories sintàctiques o semàntiques). La transcripció és encara més important en el cas dels manuscrits històrics, ja que la majoria d'aquests documents són únics i la preservació del seu contingut és crucial per raons culturals i històriques. La transcripció de manuscrits històrics sol ser realitzada per paleògrafs, els quals són persones expertes en escriptura i vocabulari antics. Recentment, els sistemes de Reconeixement d'Escriptura (RES) s'han convertit en una eina comuna per ajudar els paleògrafs en la seua tasca, la qual proporciona un esborrany de la transcripció que els paleògrafs poden esmenar amb mètodes més o menys sofisticats. Aquest esborrany de transcripció és útil quan presenta una taxa d'error prou reduïda perquè el procés de correcció siga més còmode que una completa transcripció des de zero. Per tant, l'obtenció d'un esborrany de transcripció amb un baixa taxa d'error és crucial perquè aquesta tecnologia del PLN siga incorporada en el procés de transcripció. El treball descrit en aquesta tesi se centra en la millora de l'esborrany de la transcripció ofert per un sistema RES, amb l'objectiu de reduir l'esforç realitzat pels paleògrafs per obtenir la transcripció de manuscrits històrics digitalitzats. Aquest problema s'enfronta a partir de tres escenaris diferents, però complementaris: · Multimodalitat: L'ús de sistemes RES permet als paleògrafs accelerar el procés de transcripció manual, ja que són capaços de corregir un esborrany de la transcripció. Una altra alternativa és obtenir l'esborrany de la transcripció dictant el contingut a un sistema de Reconeixement Automàtic de la Parla. Quan les dues fonts (imatge i parla) estan disponibles, una combinació multimodal és possible i es pot realitzar un procés iteratiu per refinar la hipòtesi final. · Interactivitat: L'ús de tecnologies assistencials en el procés de transcripció permet reduir el temps i l'esforç humà requerits per obtenir la transcripció real, gràcies a la cooperació entre el sistema assistencial i el paleògraf per obtenir la transcripció perfecta. La realimentació multimodal es pot utilitzar en el sistema assistencial per proporcionar fonts d'informació addicionals amb senyals que representen la mateixa seqüencia de paraules a transcriure (per exemple, una imatge de text, o el senyal de parla del dictat del contingut d'aquesta imatge de text), o senyals que representen només una paraula o caràcter a corregir (per exemple, una paraula manuscrita mitjançant una pantalla tàctil). · Crowdsourcing: La col·laboració distribuïda i oberta sorgeix com una poderosa eina per a la transcripció massiva a un cost relativament baix, ja que l'esforç de supervisió dels paleògrafs pot ser reduït dràsticament. La combinació multimodal permet utilitzar el dictat del contingut de línies de text manuscrit en una plataforma de crowdsourcing multimodal, on els col·laboradors poden proporcionar les mostres de parla utilitzant el seu propi dispositiu mòbil en lloc d'utilitzar ordinadors d'escriptori o portàtils, la qual cosa permet ampliar el nombrGranell Romero, E. (2017). Advances on the Transcription of Historical Manuscripts based on Multimodality, Interactivity and Crowdsourcing [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/86137TESI

    TimeScaleNet : a Multiresolution Approach for Raw Audio Recognition using Learnable Biquadratic IIR Filters and Residual Networks of Depthwise-Separable One-Dimensional Atrous Convolutions

    Get PDF
    International audienceIn the present paper, we show the benefit of a multi-resolution approach that allows to encode the relevant information contained in unprocessed time domain acoustic signals. TimeScaleNet aims at learning an efficient representation of a sound, by learning time dependencies both at the sample level and at the frame level. The proposed approach allows to improve the interpretability of the learning scheme, by unifying advanced deep learning and signal processing techniques. In particular, TimeScaleNet's architecture introduces a new form of recurrent neural layer, which is directly inspired from digital IIR signal processing. This layer acts as a learnable passband biquadratic digital IIR filterbank. The learnable filterbank allows to build a time-frequency-like feature map that self-adapts to the specific recognition task and dataset, with a large receptive field and very few learnable parameters. The obtained frame-level feature map is then processed using a residual network of depthwise separable atrous convolutions. This second scale of analysis aims at efficiently encoding relationships between the time fluctuations at the frame timescale, in different learnt pooled frequency bands, in the range of [20 ms ; 200 ms]. TimeScaleNet is tested both using the Speech Commands Dataset and the ESC-10 Dataset. We report a very high mean accuracy of 94.87 ± 0.24% (macro averaged F1-score : 94.9 ± 0.24%) for speech recognition, and a rather moderate accuracy of 69.71 ± 1.91% (macro averaged F1-score : 70.14 ± 1.57%) for the environmental sound classification task

    Video Understanding with Deep Networks

    Get PDF
    Video understanding is one of the fundamental problems in computer vision. Videos provide more information to the image recognition task by adding a temporal component through which motion and other information can be additionally used. Encouraged by the success of deep convolutional neural networks (CNNs) on image classification, we extend the deep convolutional networks to video understanding by modeling both spatial and temporal information. To effectively utilize deep networks, we need a comprehensive understanding of convolutional neural networks. We first study the network on the domain of image retrieval. We show that for instance-level image retrieval, lower layers often perform better than the last layers in convolutional neural networks. We present an approach for extracting convolutional features from different layers of the networks and adopt VLAD encoding to encode features into a single vector for each image. Our work provides guidance for transferring deep convolutional networks to other tasks. We then propose and evaluate several deep neural network architectures to combine image information across a video over longer time periods than previously attempted. We propose two methods capable of handling full length videos. The first method explores various convolutional temporal feature pooling architectures, examining the various design choices which need to be made when adapting a CNN for this task. The second proposed method explicitly models the video as an ordered sequence of frames. For this purpose, we employ a recurrent neural network that uses Long Short-Term Memory (LSTM) cells which are connected to the output of the underlying CNN. Next, we propose a multitask learning model ActionFlowNet to train a single stream network directly from raw pixels to jointly estimate optical flow while recognizing actions with convolutional neural networks, capturing both appearance and motion in a single model. Experiments show that our model effectively learns video representation from motion information on unlabeled videos. While recent deep models for videos show improvement by incorporating optical flow or aggregating high-level appearance across frames, they focus on modeling either the long-term temporal relations or short-term motion. We propose Temporal Difference Networks (TDN) that model both long-term relations and short-term motion from videos. We leverage a simple but effective motion representation: difference of CNN features in our network and jointly modeling the motion at multiple scales in a single CNN

    Multimedia Retrieval

    Get PDF
    corecore