Inpainting in Omnidirectional Images for Privacy Protection

Privacy protection is drawing more attention with the advances in image processing, visual and social media. Photo sharing is a popular activity, which also brings the concern of regulating permissions associated with shared content. This paper presents a method for protecting user privacy in omnidirectional media, by removing parts of the content selected by the user, in a reversible manner. Object removal is carried out using three different state-of-the-art inpainting methods, employed over the mask drawn in the viewport domain so that the geometric distortions are minimized. The perceived quality of the scene is assessed via subjective tests, comparing the proposed method against inpainting employed directly on the equirectangular image. Results on distinct contents indicate our object removal methodology on the viewport enhances perceived quality, thereby improves privacy protection as the user is able to hide objects with less distortion in the overall image

Computer-assisted animation creation techniques for hair animation and shade, highlight, and shadow

制度:新 ; 報告番号:甲3062号 ; 学位の種類:博士(工学) ; 授与年月日:2010/2/25 ; 早大学位記番号:新532

Fusing spatial and temporal components for real-time depth data enhancement of dynamic scenes

The depth images from consumer depth cameras (e.g., structured-light/ToF devices) exhibit a substantial amount of artifacts (e.g., holes, flickering, ghosting) that needs to be removed for real-world applications. Existing methods cannot entirely remove them and perform slow. This thesis proposes a new real-time spatio-temporal depth image enhancement filter that completely removes flickering and ghosting, and significantly reduces holes. This thesis also presents a novel depth-data capture setup and two data reduction methods to optimize the performance of the proposed enhancement method

Sur la Restauration et l'Edition de Vidéo : Détection de Rayures et Inpainting de Scènes Complexes

The inevitable degradation of visual content such as images and films leads to the goal ofimage and video restoration. In this thesis, we look at two specific restoration problems : the detection ofline scratches in old films and the automatic completion of videos, or video inpainting as it is also known.Line scratches are caused when the film physically rubs against a mechanical part. This origin resultsin the specific characteristics of the defect, such as verticality and temporal persistence. We propose adetection algorithm based on the statistical approach known as a contrario methods. We also proposea temporal filtering step to remove false alarms present in the first detection step. Comparisons withprevious work show improved recall and precision, and robustness with respect to the presence of noiseand clutter in the film.The second part of the thesis concerns video inpainting. We propose an algorithm based on theminimisation of a patch-based functional of the video content. In this framework, we address the followingproblems : extremely high execution times, the correct handling of textures in the video and inpaintingwith moving cameras. We also address some convergence issues in a very simplified inpainting context.La degradation inévitable des contenus visuels (images, films) conduit nécessairementà la tâche de la restauration des images et des vidéos. Dans cetre thèse, nous nous intéresserons àdeux sous-problèmes de restauration : la détection des rayures dans les vieux films, et le remplissageautomatique des vidéos (“inpainting vidéo en anglais).En général, les rayures sont dues aux frottements de la pellicule du film avec un objet lors de laprojection du film. Les origines physiques de ce défaut lui donnent des caractéristiques très particuliers.Les rayures sont des lignes plus ou moins verticales qui peuvent être blanches ou noires (ou parfois encouleur) et qui sont temporellement persistantes, c’est-à-dire qu’elles ont une position qui est continuedans le temps. Afin de détecter ces défauts, nous proposons d’abord un algorithme de détection basésur un ensemble d’approches statistiques appelées les méthodes a contrario. Cet algorithme fournitune détection précise et robuste aux bruits et aux textures présentes dans l’image. Nous proposonségalement une étape de filtrage temporel afin d’écarter les fausses alarmes de la première étape dedétection. Celle-ci améliore la précision de l’algorithme en analysant le mouvement des détections spatiales.L’ensemble de l’algorithme (détection spatiale et filtrage temporel) est comparé à des approchesde la littérature et montre un rappel et une précision grandement améliorés.La deuxième partie de cette thèse est consacrée à l’inpainting vidéo. Le but ici est de remplirune région d’une vidéo avec un contenu qui semble visuellement cohérent et convaincant. Il existeune pléthore de méthodes qui traite ce problème dans le cas des images. La littérature dans le casdes vidéos est plus restreinte, notamment car le temps d’exécution représente un véritable obstacle.Nous proposons un algorithme d’inpainting vidéo qui vise l’optimisation d’une fonctionnelle d’énergiequi intègre la notion de patchs, c’est-à-dire des petits cubes de contenu vidéo. Nous traitons d’abord leprobl’‘eme du temps d’exécution avant d’attaquer celui de l’inpainting satisfaisant des textures dans lesvidéos. Nous traitons également le cas des vidéos dont le fond est en mouvement ou qui ont été prisesavec des caméras en mouvement. Enfin, nous nous intéressons à certaines questions de convergencede l’algorithme dans des cas très simplifiés

Compression, pose tracking, and halftoning

In this thesis, we discuss image compression, pose tracking, and halftoning. Although these areas seem to be unrelated at first glance, they can be connected through video coding as application scenario. Our first contribution is an image compression algorithm based on a rectangular subdivision scheme which stores only a small subsets of the image points. From these points, the remained of the image is reconstructed using partial differential equations. Afterwards, we present a pose tracking algorithm that is able to follow the 3-D position and orientation of multiple objects simultaneously. The algorithm can deal with noisy sequences, and naturally handles both occlusions between different objects, as well as occlusions occurring in kinematic chains. Our third contribution is a halftoning algorithm based on electrostatic principles, which can easily be adjusted to different settings through a number of extensions. Examples include modifications to handle varying dot sizes or hatching. In the final part of the thesis, we show how to combine our image compression, pose tracking, and halftoning algorithms to novel video compression codecs. In each of these four topics, our algorithms yield excellent results that outperform those of other state-of-the-art algorithms.In dieser Arbeit werden die auf den ersten Blick vollkommen voneinander unabhängig erscheinenden Bereiche Bildkompression, 3D-Posenschätzung und Halbtonverfahren behandelt und im Bereich der Videokompression sinnvoll zusammengeführt. Unser erster Beitrag ist ein Bildkompressionsalgorithmus, der auf einem rechteckigen Unterteilungsschema basiert. Dieser Algorithmus speichert nur eine kleine Teilmenge der im Bild vorhandenen Punkte, während die restlichen Punkte mittels partieller Differentialgleichungen rekonstruiert werden. Danach stellen wir ein Posenschätzverfahren vor, welches die 3D-Position und Ausrichtung von mehreren Objekten anhand von Bilddaten gleichzeitig verfolgen kann. Unser Verfahren funktioniert bei verrauschten Videos und im Falle von Objektüberlagerungen. Auch Verdeckungen innerhalb einer kinematischen Kette werden natürlich behandelt. Unser dritter Beitrag ist ein Halbtonverfahren, das auf elektrostatischen Prinzipien beruht. Durch eine Reihe von Erweiterungen kann dieses Verfahren flexibel an verschiedene Szenarien angepasst werden. So ist es beispielsweise möglich, verschiedene Punktgrößen zu verwenden oder Schraffuren zu erzeugen. Der letzte Teil der Arbeit zeigt, wie man unseren Bildkompressionsalgorithmus, unser Posenschätzverfahren und unser Halbtonverfahren zu neuen Videokompressionsalgorithmen kombinieren kann. Die für jeden der vier Themenbereiche entwickelten Verfahren erzielen hervorragende Resultate, welche die Ergebnisse anderer moderner Verfahren übertreffen

Fehlerkaschierte Bildbasierte Darstellungsverfahren

Creating photo-realistic images has been one of the major goals in computer graphics since its early days. Instead of modeling the complexity of nature with standard modeling tools, image-based approaches aim at exploiting real-world footage directly,as they are photo-realistic by definition. A drawback of these approaches has always been that the composition or combination of different sources is a non-trivial task, often resulting in annoying visible artifacts. In this thesis we focus on different techniques to diminish visible artifacts when combining multiple images in a common image domain. The results are either novel images, when dealing with the composition task of multiple images, or novel video sequences rendered in real-time, when dealing with video footage from multiple cameras.Fotorealismus ist seit jeher eines der großen Ziele in der Computergrafik. Anstatt die Komplexität der Natur mit standardisierten Modellierungswerkzeugen nachzubauen, gehen bildbasierte Ansätze den umgekehrten Weg und verwenden reale Bildaufnahmen zur Modellierung, da diese bereits per Definition fotorealistisch sind. Ein Nachteil dieser Variante ist jedoch, dass die Komposition oder Kombination mehrerer Quellbilder eine nichttriviale Aufgabe darstellt und häufig unangenehm auffallende Artefakte im erzeugten Bild nach sich zieht. In dieser Dissertation werden verschiedene Ansätze verfolgt, um Artefakte zu verhindern oder abzuschwächen, welche durch die Komposition oder Kombination mehrerer Bilder in einer gemeinsamen Bilddomäne entstehen. Im Ergebnis liefern die vorgestellten Verfahren neue Bilder oder neue Ansichten einer Bildsammlung oder Videosequenz, je nachdem, ob die jeweilige Aufgabe die Komposition mehrerer Bilder ist oder die Kombination mehrerer Videos verschiedener Kameras darstellt

Gaze-Based Human-Robot Interaction by the Brunswick Model

We present a new paradigm for human-robot interaction based on social signal processing, and in particular on the Brunswick model. Originally, the Brunswick model copes with face-to-face dyadic interaction, assuming that the interactants are communicating through a continuous exchange of non verbal social signals, in addition to the spoken messages. Social signals have to be interpreted, thanks to a proper recognition phase that considers visual and audio information. The Brunswick model allows to quantitatively evaluate the quality of the interaction using statistical tools which measure how effective is the recognition phase. In this paper we cast this theory when one of the interactants is a robot; in this case, the recognition phase performed by the robot and the human have to be revised w.r.t. the original model. The model is applied to Berrick, a recent open-source low-cost robotic head platform, where the gazing is the social signal to be considered