3,021 research outputs found

    About the nature of Kansei information, from abstract to concrete

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    Designer’s expertise refers to the scientific fields of emotional design and kansei information. This paper aims to answer to a scientific major issue which is, how to formalize designer’s knowledge, rules, skills into kansei information systems. Kansei can be considered as a psycho-physiologic, perceptive, cognitive and affective process through a particular experience. Kansei oriented methods include various approaches which deal with semantics and emotions, and show the correlation with some design properties. Kansei words may include semantic, sensory, emotional descriptors, and also objects names and product attributes. Kansei levels of information can be seen on an axis going from abstract to concrete dimensions. Sociological value is the most abstract information positioned on this axis. Previous studies demonstrate the values the people aspire to drive their emotional reactions in front of particular semantics. This means that the value dimension should be considered in kansei studies. Through a chain of value-function-product attributes it is possible to enrich design generation and design evaluation processes. This paper describes some knowledge structures and formalisms we established according to this chain, which can be further used for implementing computer aided design tools dedicated to early design. These structures open to new formalisms which enable to integrate design information in a non-hierarchical way. The foreseen algorithmic implementation may be based on the association of ontologies and bag-of-words.AN

    AudioPairBank: Towards A Large-Scale Tag-Pair-Based Audio Content Analysis

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    Recently, sound recognition has been used to identify sounds, such as car and river. However, sounds have nuances that may be better described by adjective-noun pairs such as slow car, and verb-noun pairs such as flying insects, which are under explored. Therefore, in this work we investigate the relation between audio content and both adjective-noun pairs and verb-noun pairs. Due to the lack of datasets with these kinds of annotations, we collected and processed the AudioPairBank corpus consisting of a combined total of 1,123 pairs and over 33,000 audio files. One contribution is the previously unavailable documentation of the challenges and implications of collecting audio recordings with these type of labels. A second contribution is to show the degree of correlation between the audio content and the labels through sound recognition experiments, which yielded results of 70% accuracy, hence also providing a performance benchmark. The results and study in this paper encourage further exploration of the nuances in audio and are meant to complement similar research performed on images and text in multimedia analysis.Comment: This paper is a revised version of "AudioSentibank: Large-scale Semantic Ontology of Acoustic Concepts for Audio Content Analysis

    Text–to–Video: Image Semantics and NLP

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    When aiming at automatically translating an arbitrary text into a visual story, the main challenge consists in finding a semantically close visual representation whereby the displayed meaning should remain the same as in the given text. Besides, the appearance of an image itself largely influences how its meaningful information is transported towards an observer. This thesis now demonstrates that investigating in both, image semantics as well as the semantic relatedness between visual and textual sources enables us to tackle the challenging semantic gap and to find a semantically close translation from natural language to a corresponding visual representation. Within the last years, social networking became of high interest leading to an enormous and still increasing amount of online available data. Photo sharing sites like Flickr allow users to associate textual information with their uploaded imagery. Thus, this thesis exploits this huge knowledge source of user generated data providing initial links between images and words, and other meaningful data. In order to approach visual semantics, this work presents various methods to analyze the visual structure as well as the appearance of images in terms of meaningful similarities, aesthetic appeal, and emotional effect towards an observer. In detail, our GPU-based approach efficiently finds visual similarities between images in large datasets across visual domains and identifies various meanings for ambiguous words exploring similarity in online search results. Further, we investigate in the highly subjective aesthetic appeal of images and make use of deep learning to directly learn aesthetic rankings from a broad diversity of user reactions in social online behavior. To gain even deeper insights into the influence of visual appearance towards an observer, we explore how simple image processing is capable of actually changing the emotional perception and derive a simple but effective image filter. To identify meaningful connections between written text and visual representations, we employ methods from Natural Language Processing (NLP). Extensive textual processing allows us to create semantically relevant illustrations for simple text elements as well as complete storylines. More precisely, we present an approach that resolves dependencies in textual descriptions to arrange 3D models correctly. Further, we develop a method that finds semantically relevant illustrations to texts of different types based on a novel hierarchical querying algorithm. Finally, we present an optimization based framework that is capable of not only generating semantically relevant but also visually coherent picture stories in different styles.Bei der automatischen Umwandlung eines beliebigen Textes in eine visuelle Geschichte, besteht die größte Herausforderung darin eine semantisch passende visuelle Darstellung zu finden. Dabei sollte die Bedeutung der Darstellung dem vorgegebenen Text entsprechen. Darüber hinaus hat die Erscheinung eines Bildes einen großen Einfluß darauf, wie seine bedeutungsvollen Inhalte auf einen Betrachter übertragen werden. Diese Dissertation zeigt, dass die Erforschung sowohl der Bildsemantik als auch der semantischen Verbindung zwischen visuellen und textuellen Quellen es ermöglicht, die anspruchsvolle semantische Lücke zu schließen und eine semantisch nahe Übersetzung von natürlicher Sprache in eine entsprechend sinngemäße visuelle Darstellung zu finden. Des Weiteren gewann die soziale Vernetzung in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung, was zu einer enormen und immer noch wachsenden Menge an online verfügbaren Daten geführt hat. Foto-Sharing-Websites wie Flickr ermöglichen es Benutzern, Textinformationen mit ihren hochgeladenen Bildern zu verknüpfen. Die vorliegende Arbeit nutzt die enorme Wissensquelle von benutzergenerierten Daten welche erste Verbindungen zwischen Bildern und Wörtern sowie anderen aussagekräftigen Daten zur Verfügung stellt. Zur Erforschung der visuellen Semantik stellt diese Arbeit unterschiedliche Methoden vor, um die visuelle Struktur sowie die Wirkung von Bildern in Bezug auf bedeutungsvolle Ähnlichkeiten, ästhetische Erscheinung und emotionalem Einfluss auf einen Beobachter zu analysieren. Genauer gesagt, findet unser GPU-basierter Ansatz effizient visuelle Ähnlichkeiten zwischen Bildern in großen Datenmengen quer über visuelle Domänen hinweg und identifiziert verschiedene Bedeutungen für mehrdeutige Wörter durch die Erforschung von Ähnlichkeiten in Online-Suchergebnissen. Des Weiteren wird die höchst subjektive ästhetische Anziehungskraft von Bildern untersucht und "deep learning" genutzt, um direkt ästhetische Einordnungen aus einer breiten Vielfalt von Benutzerreaktionen im sozialen Online-Verhalten zu lernen. Um noch tiefere Erkenntnisse über den Einfluss des visuellen Erscheinungsbildes auf einen Betrachter zu gewinnen, wird erforscht, wie alleinig einfache Bildverarbeitung in der Lage ist, tatsächlich die emotionale Wahrnehmung zu verändern und ein einfacher aber wirkungsvoller Bildfilter davon abgeleitet werden kann. Um bedeutungserhaltende Verbindungen zwischen geschriebenem Text und visueller Darstellung zu ermitteln, werden Methoden des "Natural Language Processing (NLP)" verwendet, die der Verarbeitung natürlicher Sprache dienen. Der Einsatz umfangreicher Textverarbeitung ermöglicht es, semantisch relevante Illustrationen für einfache Textteile sowie für komplette Handlungsstränge zu erzeugen. Im Detail wird ein Ansatz vorgestellt, der Abhängigkeiten in Textbeschreibungen auflöst, um 3D-Modelle korrekt anzuordnen. Des Weiteren wird eine Methode entwickelt die, basierend auf einem neuen hierarchischen Such-Anfrage Algorithmus, semantisch relevante Illustrationen zu Texten verschiedener Art findet. Schließlich wird ein optimierungsbasiertes Framework vorgestellt, das nicht nur semantisch relevante, sondern auch visuell kohärente Bildgeschichten in verschiedenen Bildstilen erzeugen kann

    Landscape Perception

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    Evaluation Methodologies for Visual Information Retrieval and Annotation

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    Die automatisierte Evaluation von Informations-Retrieval-Systemen erlaubt Performanz und Qualität der Informationsgewinnung zu bewerten. Bereits in den 60er Jahren wurden erste Methodologien für die system-basierte Evaluation aufgestellt und in den Cranfield Experimenten überprüft. Heutzutage gehören Evaluation, Test und Qualitätsbewertung zu einem aktiven Forschungsfeld mit erfolgreichen Evaluationskampagnen und etablierten Methoden. Evaluationsmethoden fanden zunächst in der Bewertung von Textanalyse-Systemen Anwendung. Mit dem rasanten Voranschreiten der Digitalisierung wurden diese Methoden sukzessive auf die Evaluation von Multimediaanalyse-Systeme übertragen. Dies geschah häufig, ohne die Evaluationsmethoden in Frage zu stellen oder sie an die veränderten Gegebenheiten der Multimediaanalyse anzupassen. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der system-basierten Evaluation von Indizierungssystemen für Bildkollektionen. Sie adressiert drei Problemstellungen der Evaluation von Annotationen: Nutzeranforderungen für das Suchen und Verschlagworten von Bildern, Evaluationsmaße für die Qualitätsbewertung von Indizierungssystemen und Anforderungen an die Erstellung visueller Testkollektionen. Am Beispiel der Evaluation automatisierter Photo-Annotationsverfahren werden relevante Konzepte mit Bezug zu Nutzeranforderungen diskutiert, Möglichkeiten zur Erstellung einer zuverlässigen Ground Truth bei geringem Kosten- und Zeitaufwand vorgestellt und Evaluationsmaße zur Qualitätsbewertung eingeführt, analysiert und experimentell verglichen. Traditionelle Maße zur Ermittlung der Performanz werden in vier Dimensionen klassifiziert. Evaluationsmaße vergeben üblicherweise binäre Kosten für korrekte und falsche Annotationen. Diese Annahme steht im Widerspruch zu der Natur von Bildkonzepten. Das gemeinsame Auftreten von Bildkonzepten bestimmt ihren semantischen Zusammenhang und von daher sollten diese auch im Zusammenhang auf ihre Richtigkeit hin überprüft werden. In dieser Arbeit wird aufgezeigt, wie semantische Ähnlichkeiten visueller Konzepte automatisiert abgeschätzt und in den Evaluationsprozess eingebracht werden können. Die Ergebnisse der Arbeit inkludieren ein Nutzermodell für die konzeptbasierte Suche von Bildern, eine vollständig bewertete Testkollektion und neue Evaluationsmaße für die anforderungsgerechte Qualitätsbeurteilung von Bildanalysesystemen.Performance assessment plays a major role in the research on Information Retrieval (IR) systems. Starting with the Cranfield experiments in the early 60ies, methodologies for the system-based performance assessment emerged and established themselves, resulting in an active research field with a number of successful benchmarking activities. With the rise of the digital age, procedures of text retrieval evaluation were often transferred to multimedia retrieval evaluation without questioning their direct applicability. This thesis investigates the problem of system-based performance assessment of annotation approaches in generic image collections. It addresses three important parts of annotation evaluation, namely user requirements for the retrieval of annotated visual media, performance measures for multi-label evaluation, and visual test collections. Using the example of multi-label image annotation evaluation, I discuss which concepts to employ for indexing, how to obtain a reliable ground truth to moderate costs, and which evaluation measures are appropriate. This is accompanied by a thorough analysis of related work on system-based performance assessment in Visual Information Retrieval (VIR). Traditional performance measures are classified into four dimensions and investigated according to their appropriateness for visual annotation evaluation. One of the main ideas in this thesis adheres to the common assumption on the binary nature of the score prediction dimension in annotation evaluation. However, the predicted concepts and the set of true indexed concepts interrelate with each other. This work will show how to utilise these semantic relationships for a fine-grained evaluation scenario. Outcomes of this thesis result in a user model for concept-based image retrieval, a fully assessed image annotation test collection, and a number of novel performance measures for image annotation evaluation

    Using the Opposition Effect in Remotely Sensed Data to Assist in the Retrieval of Bulk Density

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    Bulk density is an important geophysical property that impacts the mobility of military vehicles and personnel. Accurate retrieval of bulk density from remotely sensed data is, therefore, needed to estimate the mobility on off-road terrain. For a particulate surface, the functional form of the opposition effect can provide valuable information about composition and structure. In this research, we examine the relationship between bulk density and angular width of the opposition effect for a controlled set of laboratory experiments. Given a sample with a known bulk density, we collect reflectance measurements on a spherical grid for various illumination and view geometries — increasing the amount of reflectance measurements collected at small phase angles near the opposition direction. Bulk densities are varied using a custom-made pluviation device, samples are measured using the Goniometer of the Rochester Institute of Technology-Two (GRIT-T), and observations are fit to the Hapke model using a grid-search method. The method that is selected allows for the direct estimation of five parameters: the single-scattering albedo, the amplitude of the opposition effect, the angular width of the opposition effect, and the two parameters that describe the single-particle phase function. As a test of the Hapke model, the retrieved bulk densities are compared to the known bulk densities. Results show that with an increase in the availability of multi-angular reflectance measurements, the prospects for retrieving the spatial distribution of bulk density from satellite and airborne sensors are imminent

    Evaluation Methodologies for Visual Information Retrieval and Annotation

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    Die automatisierte Evaluation von Informations-Retrieval-Systemen erlaubt Performanz und Qualität der Informationsgewinnung zu bewerten. Bereits in den 60er Jahren wurden erste Methodologien für die system-basierte Evaluation aufgestellt und in den Cranfield Experimenten überprüft. Heutzutage gehören Evaluation, Test und Qualitätsbewertung zu einem aktiven Forschungsfeld mit erfolgreichen Evaluationskampagnen und etablierten Methoden. Evaluationsmethoden fanden zunächst in der Bewertung von Textanalyse-Systemen Anwendung. Mit dem rasanten Voranschreiten der Digitalisierung wurden diese Methoden sukzessive auf die Evaluation von Multimediaanalyse-Systeme übertragen. Dies geschah häufig, ohne die Evaluationsmethoden in Frage zu stellen oder sie an die veränderten Gegebenheiten der Multimediaanalyse anzupassen. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der system-basierten Evaluation von Indizierungssystemen für Bildkollektionen. Sie adressiert drei Problemstellungen der Evaluation von Annotationen: Nutzeranforderungen für das Suchen und Verschlagworten von Bildern, Evaluationsmaße für die Qualitätsbewertung von Indizierungssystemen und Anforderungen an die Erstellung visueller Testkollektionen. Am Beispiel der Evaluation automatisierter Photo-Annotationsverfahren werden relevante Konzepte mit Bezug zu Nutzeranforderungen diskutiert, Möglichkeiten zur Erstellung einer zuverlässigen Ground Truth bei geringem Kosten- und Zeitaufwand vorgestellt und Evaluationsmaße zur Qualitätsbewertung eingeführt, analysiert und experimentell verglichen. Traditionelle Maße zur Ermittlung der Performanz werden in vier Dimensionen klassifiziert. Evaluationsmaße vergeben üblicherweise binäre Kosten für korrekte und falsche Annotationen. Diese Annahme steht im Widerspruch zu der Natur von Bildkonzepten. Das gemeinsame Auftreten von Bildkonzepten bestimmt ihren semantischen Zusammenhang und von daher sollten diese auch im Zusammenhang auf ihre Richtigkeit hin überprüft werden. In dieser Arbeit wird aufgezeigt, wie semantische Ähnlichkeiten visueller Konzepte automatisiert abgeschätzt und in den Evaluationsprozess eingebracht werden können. Die Ergebnisse der Arbeit inkludieren ein Nutzermodell für die konzeptbasierte Suche von Bildern, eine vollständig bewertete Testkollektion und neue Evaluationsmaße für die anforderungsgerechte Qualitätsbeurteilung von Bildanalysesystemen.Performance assessment plays a major role in the research on Information Retrieval (IR) systems. Starting with the Cranfield experiments in the early 60ies, methodologies for the system-based performance assessment emerged and established themselves, resulting in an active research field with a number of successful benchmarking activities. With the rise of the digital age, procedures of text retrieval evaluation were often transferred to multimedia retrieval evaluation without questioning their direct applicability. This thesis investigates the problem of system-based performance assessment of annotation approaches in generic image collections. It addresses three important parts of annotation evaluation, namely user requirements for the retrieval of annotated visual media, performance measures for multi-label evaluation, and visual test collections. Using the example of multi-label image annotation evaluation, I discuss which concepts to employ for indexing, how to obtain a reliable ground truth to moderate costs, and which evaluation measures are appropriate. This is accompanied by a thorough analysis of related work on system-based performance assessment in Visual Information Retrieval (VIR). Traditional performance measures are classified into four dimensions and investigated according to their appropriateness for visual annotation evaluation. One of the main ideas in this thesis adheres to the common assumption on the binary nature of the score prediction dimension in annotation evaluation. However, the predicted concepts and the set of true indexed concepts interrelate with each other. This work will show how to utilise these semantic relationships for a fine-grained evaluation scenario. Outcomes of this thesis result in a user model for concept-based image retrieval, a fully assessed image annotation test collection, and a number of novel performance measures for image annotation evaluation

    Recognition, Analysis, and Assessments of Human Skills using Wearable Sensors

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    One of the biggest social issues in mature societies such as Europe and Japan is the aging population and declining birth rate. These societies have a serious problem with the retirement of the expert workers, doctors, and engineers etc. Especially in the sectors that require long time to make experts in fields like medicine and industry; the retirement and injuries of the experts, is a serious problem. The technology to support the training and assessment of skilled workers (like doctors, manufacturing workers) is strongly required for the society. Although there are some solutions for this problem, most of them are video-based which violates the privacy of the subjects. Furthermore, they are not easy to deploy due to the need for large training data. This thesis provides a novel framework to recognize, analyze, and assess human skills with minimum customization cost. The presented framework tackles this problem in two different domains, industrial setup and medical operations of catheter-based cardiovascular interventions (CBCVI). In particular, the contributions of this thesis are four-fold. First, it proposes an easy-to-deploy framework for human activity recognition based on zero-shot learning approach, which is based on learning basic actions and objects. The model recognizes unseen activities by combinations of basic actions learned in a preliminary way and involved objects. Therefore, it is completely configurable by the user and can be used to detect completely new activities. Second, a novel gaze-estimation model for attention driven object detection task is presented. The key features of the model are: (i) usage of the deformable convolutional layers to better incorporate spatial dependencies of different shapes of objects and backgrounds, (ii) formulation of the gaze-estimation problem in two different way, as a classification as well as a regression problem. We combine both formulations using a joint loss that incorporates both the cross-entropy as well as the mean-squared error in order to train our model. This enhanced the accuracy of the model from 6.8 by using only the cross-entropy loss to 6.4 for the joint loss. The third contribution of this thesis targets the area of quantification of quality of i actions using wearable sensor. To address the variety of scenarios, we have targeted two possibilities: a) both expert and novice data is available , b) only expert data is available, a quite common case in safety critical scenarios. Both of the developed methods from these scenarios are deep learning based. In the first one, we use autoencoders with OneClass SVM, and in the second one we use the Siamese Networks. These methods allow us to encode the expert’s expertise and to learn the differences between novice and expert workers. This enables quantification of the performance of the novice in comparison to the expert worker. The fourth contribution, explicitly targets medical practitioners and provides a methodology for novel gaze-based temporal spatial analysis of CBCVI data. The developed methodology allows continuous registration and analysis of gaze data for analysis of the visual X-ray image processing (XRIP) strategies of expert operators in live-cases scenarios and may assist in transferring experts’ reading skills to novices
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