Reconhecimento de ações em vídeos baseado na fusão de representações de ritmos visuais

Orientadores: Hélio Pedrini, David Menotti GomesTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de ComputaçãoResumo: Avanços nas tecnologias de captura e armazenamento de vídeos têm promovido uma grande demanda pelo reconhecimento automático de ações. O uso de câmeras para propó- sitos de segurança e vigilância tem aplicações em vários cenários, tais coomo aeroportos, parques, bancos, estações, estradas, hospitais, supermercados, indústrias, estádios, escolas. Uma dificuldade inerente ao problema é a complexidade da cena sob condições habituais de gravação, podendo conter fundo complexo e com movimento, múltiplas pes- soas na cena, interações com outros atores ou objetos e movimentos de câmera. Bases de dados mais recentes são construídas principalmente com gravações compartilhadas no YouTube e com trechos de filmes, situações em que não se restringem esses obstáculos. Outra dificuldade é o impacto da dimensão temporal, pois ela infla o tamanho dos da- dos, aumentando o custo computacional e o espaço de armazenamento. Neste trabalho, apresentamos uma metodologia de descrição de volumes utilizando a representação de Ritmos Visuais (VR). Esta técnica remodela o volume original do vídeo em uma imagem, em que se computam descritores bidimensionais. Investigamos diferentes estratégias para construção do ritmo visual, combinando configurações em diversos domínios de imagem e direções de varredura dos quadros. A partir disso, propomos dois métodos de extração de características originais, denominados Naïve Visual Rhythm (Naïve VR) e Visual Rhythm Trajectory Descriptor (VRTD). A primeira abordagem é a aplicação direta da técnica no volume de vídeo original, formando um descritor holístico que considera os eventos da ação como padrões e formatos na imagem de ritmo visual. A segunda variação foca na análise de pequenas vizinhanças obtidas a partir do processo das trajetórias densas, que permite que o algoritmo capture detalhes despercebidos pela descrição global. Testamos a nossa proposta em oito bases de dados públicas, sendo uma de gestos (SKIG), duas em primeira pessoa (DogCentric e JPL), e cinco em terceira pessoa (Weizmann, KTH, MuHAVi, UCF11 e HMDB51). Os resultados mostram que a técnica empregada é capaz de extrair elementos de movimento juntamente com informações de formato e de aparência, obtendo taxas de acurácia competitivas comparadas com o estado da arteAbstract: Advances in video acquisition and storage technologies have promoted a great demand for automatic recognition of actions. The use of cameras for security and surveillance purposes has applications in several scenarios, such as airports, parks, banks, stations, roads, hospitals, supermarkets, industries, stadiums, schools. An inherent difficulty of the problem is the complexity of the scene under usual recording conditions, which may contain complex background and motion, multiple people on the scene, interactions with other actors or objects, and camera motion. Most recent databases are built primarily with shared recordings on YouTube and with snippets of movies, situations where these obstacles are not restricted. Another difficulty is the impact of the temporal dimension since it expands the size of the data, increasing computational cost and storage space. In this work, we present a methodology of volume description using the Visual Rhythm (VR) representation. This technique reshapes the original volume of the video into an image, where two-dimensional descriptors are computed. We investigated different strategies for constructing the representation by combining configurations in several image domains and traversing directions of the video frames. From this, we propose two feature extraction methods, Naïve Visual Rhythm (Naïve VR) and Visual Rhythm Trajectory Descriptor (VRTD). The first approach is the straightforward application of the technique in the original video volume, forming a holistic descriptor that considers action events as patterns and formats in the visual rhythm image. The second variation focuses on the analysis of small neighborhoods obtained from the process of dense trajectories, which allows the algorithm to capture details unnoticed by the global description. We tested our methods in eight public databases, one of hand gestures (SKIG), two in first person (DogCentric and JPL), and five in third person (Weizmann, KTH, MuHAVi, UCF11 and HMDB51). The results show that the developed techniques are able to extract motion elements along with format and appearance information, achieving competitive accuracy rates compared to state-of-the-art action recognition approachesDoutoradoCiência da ComputaçãoDoutor em Ciência da Computação2015/03156-7FAPES