Rigid tool affordance matching points of regard

In this abstract we briefly introduce the analysis of simple rigid object affordance by experimentally establishing the relation between the point of regard of subjects before grasping an object and the finger tip points of contact once the object is grasped. The analysis show that there is a strong relation between these data, in so justifying the hypothesis that people figures out how objects are afforded according to their functionality

Egocentric Vision-based Action Recognition: A survey

[EN] The egocentric action recognition EAR field has recently increased its popularity due to the affordable and lightweight wearable cameras available nowadays such as GoPro and similars. Therefore, the amount of egocentric data generated has increased, triggering the interest in the understanding of egocentric videos. More specifically, the recognition of actions in egocentric videos has gained popularity due to the challenge that it poses: the wild movement of the camera and the lack of context make it hard to recognise actions with a performance similar to that of third-person vision solutions. This has ignited the research interest on the field and, nowadays, many public datasets and competitions can be found in both the machine learning and the computer vision communities. In this survey, we aim to analyse the literature on egocentric vision methods and algorithms. For that, we propose a taxonomy to divide the literature into various categories with subcategories, contributing a more fine-grained classification of the available methods. We also provide a review of the zero-shot approaches used by the EAR community, a methodology that could help to transfer EAR algorithms to real-world applications. Finally, we summarise the datasets used by researchers in the literature.We gratefully acknowledge the support of the Basque Govern-ment's Department of Education for the predoctoral funding of the first author. This work has been supported by the Spanish Government under the FuturAAL-Context project (RTI2018-101045-B-C21) and by the Basque Government under the Deustek project (IT-1078-16-D)

Is First Person Vision Challenging for Object Tracking?

Understanding human-object interactions is fundamental in First Person Vision (FPV). Tracking algorithms which follow the objects manipulated by the camera wearer can provide useful cues to effectively model such interactions. Visual tracking solutions available in the computer vision literature have significantly improved their performance in the last years for a large variety of target objects and tracking scenarios. However, despite a few previous attempts to exploit trackers in FPV applications, a methodical analysis of the performance of state-of-the-art trackers in this domain is still missing. In this paper, we fill the gap by presenting the first systematic study of object tracking in FPV. Our study extensively analyses the performance of recent visual trackers and baseline FPV trackers with respect to different aspects and considering a new performance measure. This is achieved through TREK-150, a novel benchmark dataset composed of 150 densely annotated video sequences. Our results show that object tracking in FPV is challenging, which suggests that more research efforts should be devoted to this problem so that tracking could benefit FPV tasks.Comment: IEEE/CVF International Conference on Computer Vision (ICCV) 2021, Visual Object Tracking Challenge VOT2021 workshop. arXiv admin note: text overlap with arXiv:2011.1226

Recognition of Activities of Daily Living with Egocentric Vision: A Review.

Video-based recognition of activities of daily living (ADLs) is being used in ambient assisted living systems in order to support the independent living of older people. However, current systems based on cameras located in the environment present a number of problems, such as occlusions and a limited field of view. Recently, wearable cameras have begun to be exploited. This paper presents a review of the state of the art of egocentric vision systems for the recognition of ADLs following a hierarchical structure: motion, action and activity levels, where each level provides higher semantic information and involves a longer time frame. The current egocentric vision literature suggests that ADLs recognition is mainly driven by the objects present in the scene, especially those associated with specific tasks. However, although object-based approaches have proven popular, object recognition remains a challenge due to the intra-class variations found in unconstrained scenarios. As a consequence, the performance of current systems is far from satisfactory

Visual Object Tracking in First Person Vision

The understanding of human-object interactions is fundamental in First Person Vision (FPV). Visual tracking algorithms which follow the objects manipulated by the camera wearer can provide useful information to effectively model such interactions. In the last years, the computer vision community has significantly improved the performance of tracking algorithms for a large variety of target objects and scenarios. Despite a few previous attempts to exploit trackers in the FPV domain, a methodical analysis of the performance of state-of-the-art trackers is still missing. This research gap raises the question of whether current solutions can be used “off-the-shelf” or more domain-specific investigations should be carried out. This paper aims to provide answers to such questions. We present the first systematic investigation of single object tracking in FPV. Our study extensively analyses the performance of 42 algorithms including generic object trackers and baseline FPV-specific trackers. The analysis is carried out by focusing on different aspects of the FPV setting, introducing new performance measures, and in relation to FPV-specific tasks. The study is made possible through the introduction of TREK-150, a novel benchmark dataset composed of 150 densely annotated video sequences. Our results show that object tracking in FPV poses new challenges to current visual trackers. We highlight the factors causing such behavior and point out possible research directions. Despite their difficulties, we prove that trackers bring benefits to FPV downstream tasks requiring short-term object tracking. We expect that generic object tracking will gain popularity in FPV as new and FPV-specific methodologies are investigated

Unsupervised object candidate discovery for activity recognition

Die automatische Interpretation menschlicher Bewegungsabläufe auf Basis von Videos ist ein wichtiger Bestandteil vieler Anwendungen im Bereich des Maschinellen Sehens, wie zum Beispiel Mensch-Roboter Interaktion, Videoüberwachung, und inhaltsbasierte Analyse von Multimedia Daten. Anders als die meisten Ansätze auf diesem Gebiet, die hauptsächlich auf die Klassifikation von einfachen Aktionen, wie Aufstehen, oder Gehen ausgerichtet sind, liegt der Schwerpunkt dieser Arbeit auf der Erkennung menschlicher Aktivitäten, d.h. komplexer Aktionssequenzen, die meist Interaktionen des Menschen mit Objekten beinhalten. Gemäß der Aktionsidentifikationstheorie leiten menschliche Aktivitäten ihre Bedeutung nicht nur von den involvierten Bewegungsmustern ab, sondern vor allem vom generellen Kontext, in dem sie stattfinden. Zu diesen kontextuellen Informationen gehören unter anderem die Gesamtheit aller vorher furchgeführter Aktionen, der Ort an dem sich die aktive Person befindet, sowie die Menge der Objekte, die von ihr manipuliert werden. Es ist zum Beispiel nicht möglich auf alleiniger Basis von Bewegungsmustern und ohne jeglicher Miteinbeziehung von Objektwissen zu entschieden ob eine Person, die ihre Hand zum Mund führt gerade etwas isst oder trinkt, raucht, oder bloß die Lippen abwischt. Die meisten Arbeiten auf dem Gebiet der computergestützten Aktons- und Aktivitätserkennung ignorieren allerdings jegliche durch den Kontext bedingte Informationen und beschränken sich auf die Identifikation menschlicher Aktivitäten auf Basis der beobachteten Bewegung. Wird jedoch Objektwissen für die Klassifikation miteinbezogen, so geschieht dies meist unter Zuhilfenahme von überwachten Detektoren, für deren Einrichtung widerum eine erhebliche Menge an Trainingsdaten erforderlich ist. Bedingt durch die hohen zeitlichen Kosten, die die Annotation dieser Trainingsdaten mit sich bringt, wird das Erweitern solcher Systeme, zum Beispiel durch das Hinzufügen neuer Typen von Aktionen, zum eigentlichen Flaschenhals. Ein weiterer Nachteil des Hinzuziehens von überwacht trainierten Objektdetektoren, ist deren Fehleranfälligkeit, selbst wenn die verwendeten Algorithmen dem neuesten Stand der Technik entsprechen. Basierend auf dieser Beobachtung ist das Ziel dieser Arbeit die Leistungsfähigkeit computergestützter Aktivitätserkennung zu verbessern mit Hilfe der Hinzunahme von Objektwissen, welches im Gegensatz zu den bisherigen Ansätzen ohne überwachten Trainings gewonnen werden kann. Wir Menschen haben die bemerkenswerte Fähigkeit selektiv die Aufmerksamkeit auf bestimmte Regionen im Blickfeld zu fokussieren und gleichzeitig nicht relevante Regionen auszublenden. Dieser kognitive Prozess erlaubt es uns unsere beschränkten Bewusstseinsressourcen unbewusst auf Inhalte zu richten, die anschließend durch das Gehirn ausgewertet werden. Zum Beispiel zur Interpretation visueller Muster als Objekte eines bestimmten Typs. Die Regionen im Blickfeld, die unsere Aufmerksamkeit unbewusst anziehen werden als Proto-Objekte bezeichnet. Sie sind definiert als unbestimmte Teile des visuellen Informationsspektrums, die zu einem späteren Zeitpunkt durch den Menschen als tatsächliche Objekte wahrgenommen werden können, wenn er seine Aufmerksamkeit auf diese richtet. Einfacher ausgedrückt: Proto-Objekte sind Kandidaten für Objekte, oder deren Bestandteile, die zwar lokalisiert aber noch nicht identifiziert wurden. Angeregt durch die menschliche Fähigkeit solche visuell hervorstechenden (salienten) Regionen zuverlässig vom Hintergrund zu unterscheiden, haben viele Wissenschaftler Methoden entwickelt, die es erlauben Proto-Objekte zu lokalisieren. Allen diesen Algorithmen ist gemein, dass möglichst wenig statistisches Wissens über tatsächliche Objekte vorausgesetzt wird. Visuelle Aufmerksamkeit und Objekterkennung sind sehr eng miteinander vernküpfte Prozesse im visuellen System des Menschen. Aus diesem Grund herrscht auf dem Gebiet des Maschinellen Sehens ein reges Interesse an der Integration beider Konzepte zur Erhöhung der Leistung aktueller Bilderkennungssysteme. Die im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Methoden gehen in eine ähnliche Richtung: wir demonstrieren, dass die Lokalisation von Proto-Objekten es erlaubt Objektkandidaten zu finden, die geeignet sind als zusätzliche Modalität zu dienen für die bewegungsbasierte Erkennung menschlicher Aktivitäten. Die Grundlage dieser Arbeit bildet dabei ein sehr effizienter Algorithmus, der die visuelle Salienz mit Hilfe von quaternionenbasierten DCT Bildsignaturen approximiert. Zur Extraktion einer Menge geeigneter Objektkandidaten (d.h. Proto-Objekten) aus den resultierenden Salienzkarten, haben wir eine Methode entwickelt, die den kognitiven Mechanismus des Inhibition of Return implementiert. Die auf diese Weise gewonnenen Objektkandidaten nutzen wir anschliessend in Kombination mit state-of-the-art Bag-of-Words Methoden zur Merkmalsbeschreibung von Bewegungsmustern um komplexe Aktivitäten des täglichen Lebens zu klassifizieren. Wir evaluieren das im Rahmen dieser Arbeit entwickelte System auf diversen häufig genutzten Benchmark-Datensätzen und zeigen experimentell, dass das Miteinbeziehen von Proto-Objekten für die Aktivitätserkennung zu einer erheblichen Leistungssteigerung führt im Vergleich zu rein bewegungsbasierten Ansätzen. Zudem demonstrieren wir, dass das vorgestellte System bei der Erkennung menschlicher Aktivitäten deutlich weniger Fehler macht als eine Vielzahl von Methoden, die dem aktuellen Stand der Technik entsprechen. Überraschenderweise übertrifft unser System leistungsmäßig sogar Verfahren, die auf Objektwissen aufbauen, welches von überwacht trainierten Detektoren, oder manuell erstellten Annotationen stammt. Benchmark-Datensätze sind ein sehr wichtiges Mittel zum quantitativen Vergleich von computergestützten Mustererkennungsverfahren. Nach einer Überprüfung aller öffentlich verfügbaren, relevanten Benchmarks, haben wir jedoch festgestellt, dass keiner davon geeignet war für eine detaillierte Evaluation von Methoden zur Erkennung komplexer, menschlicher Aktivitäten. Aus diesem Grund bestand ein Teil dieser Arbeit aus der Konzeption und Aufnahme eines solchen Datensatzes, des KIT Robo-kitchen Benchmarks. Wie der Name vermuten lässt haben wir uns dabei für ein Küchenszenario entschieden, da es ermöglicht einen großen Umfang an Aktivitäten des täglichen Lebens einzufangen, von denen viele Objektmanipulationen enthalten. Um eine möglichst umfangreiche Menge natürlicher Bewegungen zu erhalten, wurden die Teilnehmer während der Aufnahmen kaum eingeschränkt in der Art und Weise wie die diversen Aktivitäten auszuführen sind. Zu diesem Zweck haben wir den Probanden nur die Art der auszuführenden Aktivität mitgeteilt, sowie wo die benötigten Gegenstände zu finden sind, und ob die jeweilige Tätigkeit am Küchentisch oder auf der Arbeitsplatte auszuführen ist. Dies hebt KIT Robo-kitchen deutlich hervor gegenüber den meisten existierenden Datensätzen, die sehr unrealistisch gespielte Aktivitäten enthalten, welche unter Laborbedingungen aufgenommen wurden. Seit seiner Veröffentlichung wurde der resultierende Benchmark mehrfach verwendet zur Evaluation von Algorithmen, die darauf abzielen lang andauerne, realistische, komplexe, und quasi-periodische menschliche Aktivitäten zu erkennen