Prioritizing Content of Interest in Multimedia Data Compression

Image and video compression techniques make data transmission and storage in digital multimedia systems more efficient and feasible for the system's limited storage and bandwidth. Many generic image and video compression techniques such as JPEG and H.264/AVC have been standardized and are now widely adopted. Despite their great success, we observe that these standard compression techniques are not the best solution for data compression in special types of multimedia systems such as microscopy videos and low-power wireless broadcast systems. In these application-specific systems where the content of interest in the multimedia data is known and well-defined, we should re-think the design of a data compression pipeline. We hypothesize that by identifying and prioritizing multimedia data's content of interest, new compression methods can be invented that are far more effective than standard techniques. In this dissertation, a set of new data compression methods based on the idea of prioritizing the content of interest has been proposed for three different kinds of multimedia systems. I will show that the key to designing efficient compression techniques in these three cases is to prioritize the content of interest in the data. The definition of the content of interest of multimedia data depends on the application. First, I show that for microscopy videos, the content of interest is defined as the spatial regions in the video frame with pixels that don't only contain noise. Keeping data in those regions with high quality and throwing out other information yields to a novel microscopy video compression technique. Second, I show that for a Bluetooth low energy beacon based system, practical multimedia data storage and transmission is possible by prioritizing content of interest. I designed custom image compression techniques that preserve edges in a binary image, or foreground regions of a color image of indoor or outdoor objects. Last, I present a new indoor Bluetooth low energy beacon based augmented reality system that integrates a 3D moving object compression method that prioritizes the content of interest.Doctor of Philosoph

An Orientation & Mobility Aid for People with Visual Impairments

Orientierung&Mobilität (O&M) umfasst eine Reihe von Techniken für Menschen mit Sehschädigungen, die ihnen helfen, sich im Alltag zurechtzufinden. Dennoch benötigen sie einen umfangreichen und sehr aufwendigen Einzelunterricht mit O&M Lehrern, um diese Techniken in ihre täglichen Abläufe zu integrieren. Während einige dieser Techniken assistive Technologien benutzen, wie zum Beispiel den Blinden-Langstock, Points of Interest Datenbanken oder ein Kompass gestütztes Orientierungssystem, existiert eine unscheinbare Kommunikationslücke zwischen verfügbaren Hilfsmitteln und Navigationssystemen. In den letzten Jahren sind mobile Rechensysteme, insbesondere Smartphones, allgegenwärtig geworden. Dies eröffnet modernen Techniken des maschinellen Sehens die Möglichkeit, den menschlichen Sehsinn bei Problemen im Alltag zu unterstützen, die durch ein nicht barrierefreies Design entstanden sind. Dennoch muss mit besonderer Sorgfalt vorgegangen werden, um dabei nicht mit den speziellen persönlichen Kompetenzen und antrainierten Verhaltensweisen zu kollidieren, oder schlimmstenfalls O&M Techniken sogar zu widersprechen. In dieser Dissertation identifizieren wir eine räumliche und systembedingte Lücke zwischen Orientierungshilfen und Navigationssystemen für Menschen mit Sehschädigung. Die räumliche Lücke existiert hauptsächlich, da assistive Orientierungshilfen, wie zum Beispiel der Blinden-Langstock, nur dabei helfen können, die Umgebung in einem limitierten Bereich wahrzunehmen, während Navigationsinformationen nur sehr weitläufig gehalten sind. Zusätzlich entsteht diese Lücke auch systembedingt zwischen diesen beiden Komponenten — der Blinden-Langstock kennt die Route nicht, während ein Navigationssystem nahegelegene Hindernisse oder O&M Techniken nicht weiter betrachtet. Daher schlagen wir verschiedene Ansätze zum Schließen dieser Lücke vor, um die Verbindung und Kommunikation zwischen Orientierungshilfen und Navigationsinformationen zu verbessern und betrachten das Problem dabei aus beiden Richtungen. Um nützliche relevante Informationen bereitzustellen, identifizieren wir zuerst die bedeutendsten Anforderungen an assistive Systeme und erstellen einige Schlüsselkonzepte, die wir bei unseren Algorithmen und Prototypen beachten. Existierende assistive Systeme zur Orientierung basieren hauptsächlich auf globalen Navigationssatellitensystemen. Wir versuchen, diese zu verbessern, indem wir einen auf Leitlinien basierenden Routing Algorithmus erstellen, der auf individuelle Bedürfnisse anpassbar ist und diese berücksichtigt. Generierte Routen sind zwar unmerklich länger, aber auch viel sicherer, gemäß den in Zusammenarbeit mit O&M Lehrern erstellten objektiven Kriterien. Außerdem verbessern wir die Verfügbarkeit von relevanten georeferenzierten Datenbanken, die für ein derartiges bedarfsgerechtes Routing benötigt werden. Zu diesem Zweck erstellen wir einen maschinellen Lernansatz, mit dem wir Zebrastreifen in Luftbildern erkennen, was auch über Ländergrenzen hinweg funktioniert, und verbessern dabei den Stand der Technik. Um den Nutzen von Mobilitätsassistenz durch maschinelles Sehen zu optimieren, erstellen wir O&M Techniken nachempfundene Ansätze, um die räumliche Wahrnehmung der unmittelbaren Umgebung zu erhöhen. Zuerst betrachten wir dazu die verfügbare Freifläche und informieren auch über mögliche Hindernisse. Weiterhin erstellen wir einen neuartigen Ansatz, um die verfügbaren Leitlinien zu erkennen und genau zu lokalisieren, und erzeugen virtuelle Leitlinien, welche Unterbrechungen überbrücken und bereits frühzeitig Informationen über die nächste Leitlinie bereitstellen. Abschließend verbessern wir die Zugänglichkeit von Fußgängerübergängen, insbesondere Zebrastreifen und Fußgängerampeln, mit einem Deep Learning Ansatz. Um zu analysieren, ob unsere erstellten Ansätze und Algorithmen einen tatsächlichen Mehrwert für Menschen mit Sehschädigung erzeugen, vollziehen wir ein kleines Wizard-of-Oz-Experiment zu unserem bedarfsgerechten Routing — mit einem sehr ermutigendem Ergebnis. Weiterhin führen wir eine umfangreichere Studie mit verschiedenen Komponenten und dem Fokus auf Fußgängerübergänge durch. Obwohl unsere statistischen Auswertungen nur eine geringfügige Verbesserung aufzeigen, beeinflußt durch technische Probleme mit dem ersten Prototypen und einer zu geringen Eingewöhnungszeit der Probanden an das System, bekommen wir viel versprechende Kommentare von fast allen Studienteilnehmern. Dies zeigt, daß wir bereits einen wichtigen ersten Schritt zum Schließen der identifizierten Lücke geleistet haben und Orientierung&Mobilität für Menschen mit Sehschädigung damit verbessern konnten

Radial Basis Function Neural Network in Identifying The Types of Mangoes

Mango (Mangifera Indica L) is part of a fruit plant species that have different color and texture characteristics to indicate its type. The identification of the types of mangoes uses the manual method through direct visual observation of mangoes to be classified. At the same time, the more subjective way humans work causes differences in their determination. Therefore in the use of information technology, it is possible to classify mangoes based on their texture using a computerized system. In its completion, the acquisition process is using the camera as an image processing instrument of the recorded images. To determine the pattern of mango data taken from several samples of texture features using Gabor filters from various types of mangoes and the value of the feature extraction results through artificial neural networks (ANN). Using the Radial Base Function method, which produces weight values, is then used as a process for classifying types of mangoes. The accuracy of the test results obtained from the use of extraction methods and existing learning methods is 100%

Proceedings of the 35th WIC Symposium on Information Theory in the Benelux and the 4th joint WIC/IEEE Symposium on Information Theory and Signal Processing in the Benelux, Eindhoven, the Netherlands May 12-13, 2014

Compressive sensing (CS) as an approach for data acquisition has recently received much attention. In CS, the signal recovery problem from the observed data requires the solution of a sparse vector from an underdetermined system of equations. The underlying sparse signal recovery problem is quite general with many applications and is the focus of this talk. The main emphasis will be on Bayesian approaches for sparse signal recovery. We will examine sparse priors such as the super-Gaussian and student-t priors and appropriate MAP estimation methods. In particular, re-weighted l2 and re-weighted l1 methods developed to solve the optimization problem will be discussed. The talk will also examine a hierarchical Bayesian framework and then study in detail an empirical Bayesian method, the Sparse Bayesian Learning (SBL) method. If time permits, we will also discuss Bayesian methods for sparse recovery problems with structure; Intra-vector correlation in the context of the block sparse model and inter-vector correlation in the context of the multiple measurement vector problem

Deep Learning Detected Nutrient Deficiency in Chili Plant

Chili is a staple commodity that also affects the Indonesian economy due to high market demand. Proven in June 2019, chili is a contributor to Indonesia's inflation of 0.20% from 0.55%. One factor is crop failure due to malnutrition. In this study, the aim is to explore Deep Learning Technology in agriculture to help farmers be able to diagnose their plants, so that their plants are not malnourished. Using the RCNN algorithm as the architecture of this system. Use 270 datasets in 4 categories. The dataset used is primary data with chili samples in Boyolali Regency, Indonesia. The chili we use are curly chili. The results of this study are computers that can recognize nutrient deficiencies in chili plants based on image input received with the greatest testing accuracy of 82.61% and has the best mAP value of 15.57%

Performance Comparison of Hybrid CNN-SVM and CNN-XGBoost models in Concrete Crack Detection

Detection of cracks mainly has been a sort of essential step in visual inspection involved in construction engineering as it is the commonly used building material and cracks in them is an early sign of de-basement. It is hard to find cracks by a visual check for the massive structures. So, the development of crack detecting systems generally has been a critical issue. The utilization of contextual image processing in crack detection is constrained, as image data usually taken under real-world situations vary widely and also includes the complex modelling of cracks and the extraction of handcrafted features. Therefore the intent of this study is to address the above problem using two-hybrid machine learning models and classify the concrete digital images into having cracks or non-cracks. The Convolutional Neural Network is used in this study to extract features from concrete pictures and use the extracted features as inputs for other machine learning models, namely Support Vector Machines (SVMs) and Extreme Gradient Boosting (XGBoost). The proposed method is evaluated on a collection of 40000 real concrete images, and the experimental results show that application of XGBoost classifier to CNN extracted image features include an advantage over SVM approach in accuracy and achieve a relatively better performance than a few existing methods

Advanced Integration of GNSS and External Sensors for Autonomous Mobility Applications

L'abstract è presente nell'allegato / the abstract is in the attachmen

Image and Video Forensics

Nowadays, images and videos have become the main modalities of information being exchanged in everyday life, and their pervasiveness has led the image forensics community to question their reliability, integrity, confidentiality, and security. Multimedia contents are generated in many different ways through the use of consumer electronics and high-quality digital imaging devices, such as smartphones, digital cameras, tablets, and wearable and IoT devices. The ever-increasing convenience of image acquisition has facilitated instant distribution and sharing of digital images on digital social platforms, determining a great amount of exchange data. Moreover, the pervasiveness of powerful image editing tools has allowed the manipulation of digital images for malicious or criminal ends, up to the creation of synthesized images and videos with the use of deep learning techniques. In response to these threats, the multimedia forensics community has produced major research efforts regarding the identification of the source and the detection of manipulation. In all cases (e.g., forensic investigations, fake news debunking, information warfare, and cyberattacks) where images and videos serve as critical evidence, forensic technologies that help to determine the origin, authenticity, and integrity of multimedia content can become essential tools. This book aims to collect a diverse and complementary set of articles that demonstrate new developments and applications in image and video forensics to tackle new and serious challenges to ensure media authenticity

Visual and Camera Sensors

This book includes 13 papers published in Special Issue ("Visual and Camera Sensors") of the journal Sensors. The goal of this Special Issue was to invite high-quality, state-of-the-art research papers dealing with challenging issues in visual and camera sensors

飛行ロボットにおける人間・ロボットインタラクションの実現に向けて : ユーザー同伴モデルとセンシングインターフェース

学位の種別: 課程博士審査委員会委員 : （主査）東京大学准教授 矢入 健久, 東京大学教授 堀 浩一, 東京大学教授 岩崎 晃, 東京大学教授 土屋 武司, 東京理科大学教授 溝口 博University of Tokyo(東京大学