Développement d'une approche pour l'analyse solap en temps réel : adapatation aux besoins des activités sportives en plein air

Au cours des dernières années, différents types de travaux ont été réalisés indépendamment au sein du même centre de recherche (Centre de Recherche en Géomatique de l'Université Laval). Parmi ceux-ci, on retrouve des travaux axés sur l'acquisition et le traitement des données spatiales en sport de plein air d'une part, et des travaux axés sur l'exploration et l'analyse des données spatiales avec une solution SOLAP d'autre part. L'exploitation conjointe de ces travaux permettait de répondre à de nouvelles attentes et plus particulièrement à une nouvelle application : l'évaluation et l'analyse de la performance d'athlètes pratiquant un sport extérieur grâce à des données calculées à partir d'observations GPS. En effet, suite à des observations GPS, la position, la vitesse et l'accélération de l'athlète peuvent être calculées précisément. Cependant, aucun logiciel ne permettait d'analyser rapidement et facilement les nouvelles données recueillies.Pourtant, les entraîneurs d'athlètes de haut niveau désirent obtenir des données sur les performances actuelles, de façon rapide et exacte, pour ainsi adapter immédiatement leur entraînement et favoriser le succès de l'athlète. Or, la technologie SOLAP offre aux utilisateurs une interface cliente très intuitive pour l'analyse spatio-temporelle. Cependant, son fonctionnement ne permettait pas d'ajouter rapidement de nouvelles données obtenues à partir d'observations GPS. Cette recherche visait alors à développer une approche répondant à des besoins d'analyse SOLAP en temps réel retrouvés dans certaines applications et plus particulièrement dans le sport de haut niveau. Nous avons aussi vérifié qu'une solution SOLAP utilisée dans le domaine de la gestion des entreprises pour faciliter les prises de décision peut être transposée dans celui de l'analyse de la performance des athlètes. Pour ce faire, un SOLAP juste-à-temps, baptisé SOLAP-SPORT, a été développé dans le cadre de ce projet de recherche

Dynamic complex scene analysis with the fractal embedding method

We present a new image sequence analysis method for automatic and real-time extraction of transitory and complex motions in natural scenes. We show how to extract these motions as multidimensional point clusters obtained from the temporal embedding of grey level variations, in five successive steps: embedding, fractal indexing, point chaining, cluster identification and data extraction. We develop the two main algorithms: fractal space filling indexing and chaining in order to access directly to the relevant information. To illustrate our method, we present an automatic system for early smoke source detection through the processing of landscape images by extracting fugitive and various movements within a small spot of pixels affected by the smoke. We show how to modify the embedding technique used to obtain the data points coordinates to produce many other applications for the fractal embedding method, for example the recognition of complex moving or varying shapes objects.Nous présentons une nouvelle méthode d'analyse de séquences d'images adaptée à l'extraction automatique en temps réel de mouvements localisés dans des scènes naturelles. Nous montrons comment extraire ces mouvements sous la forme de voisinages de points formés dans un espace de très grande dimension par le plongement temporel des variations de niveaux de gris des pixels d'une même enveloppe. Nous présentons tout d'abord notre méthode d'extraction rapide des voisinages dans cet espace multidimensionnel. Ses étapes principales sont l'indexation et le chaînage des points : l'indexation des points se fait selon une courbe fractale qui remplit l'espace, et le chaînage des points indexés permet un accès immédiat aux points voisins. Nous validons ensuite la méthode dans le cas du plongement temporel d'enveloppes de pixels rendus dynamiques par la présence de fumée. L'application est un détecteur des feux de forêts capable de faire la distinction entre des enveloppes causées par une source de fumée ou par tout autre phénomène dynamique pouvant apparaître localement dans un paysage. On exploite les propriétés caractéristiques des mouvements fugitifs et diversifiés qui sont causés par les bouffées de fumée, même à l'intérieur de petites enveloppes de pixels. Nous généralisons ensuite les perspectives d'utilisation de la méthode du plongement fractal en envisageant d'autres types d'applications par l'extraction de caractéristiques autres que des mouvements

Modélisation des métadonnées multi sources et hétérogènes pour le filtrage négatif et l'interrogation intelligente de grands volumes de données : application à la vidéosurveillance

En raison du déploiement massif et progressif des systèmes de vidéosurveillance dans les grandes métropoles, l'analyse a posteriori des vidéos issues de ces systèmes est confrontée à de nombreux problèmes parmi lesquels: (i) l'interopérabilité, due aux différents formats de données (vidéos) et aux spécifications des caméras propres à chaque système ; (ii) le grand temps d'analyse lié à l'énorme quantité de données et métadonnées générées ; et (iii) la difficulté à interpréter les vidéos qui sont parfois à caractère incomplet. Face à ces problèmes, la nécessité de proposer un format commun d'échange des données et métadonnées de vidéosurveillance, de rendre le filtrage et l'interrogation des contenus vidéo plus efficaces, et de faciliter l'interprétation des contenus grâce aux informations exogènes (contextuelles) est une préoccupation incontournable. De ce fait, cette thèse se focalise sur la modélisation des métadonnées multi sources et hétérogènes afin de proposer un filtrage négatif et une interrogation intelligente des données, applicables aux systèmes de vidéosurveillance en particulier et adaptables aux systèmes traitant de grands volumes de données en général. L'objectif dans le cadre applicatif de cette thèse est de fournir aux opérateurs humains de vidéosurveillance des outils pour les aider à réduire le grand volume de vidéo à traiter ou à visionner et implicitement le temps de recherche. Nous proposons donc dans un premier temps une méthode de filtrage dit "négatif", qui permet d'éliminer parmi la masse de vidéos disponibles celles dont on sait au préalable en se basant sur un ensemble de critères, que le traitement n'aboutira à aucun résultat. Les critères utilisés pour l'approche de filtrage négatif proposé sont basés sur une modélisation des métadonnées décrivant la qualité et l'utilisabilité/utilité des vidéos. Ensuite, nous proposons un processus d'enrichissement contextuel basé sur les métadonnées issues du contexte, et permettant une interrogation intelligente des vidéos. Le processus d'enrichissement contextuel proposé est soutenu par un modèle de métadonnées extensible qui intègre des informations contextuelles de sources variées, et un mécanisme de requêtage multiniveaux avec une capacité de raisonnement spatio-temporel robuste aux requêtes floues. Enfin, nous proposons une modélisation générique des métadonnées de vidéosurveillance intégrant les métadonnées décrivant le mouvement et le champ de vue des caméras, les métadonnées issues des algorithmes d'analyse des contenus, et les métadonnées issues des informations contextuelles, afin de compléter le dictionnaire des métadonnées de la norme ISO 22311/IEC 79 qui vise à fournir un format commun d'export des données extraites des systèmes de vidéosurveillance. Les expérimentations menées à partir du framework développé dans cette thèse ont permis de démontrer la faisabilité de notre approche dans un cas réel et de valider nos propositions.Due to the massive and progressive deployment of video surveillance systems in major cities, a posteriori analysis of videos coming from these systems is facing many problems, including the following: (i) interoperability, due to the different data (video) formats and camera specifications associated to each system; (ii) time-consuming nature of analysis due to the huge amount of data and metadata generated; and (iii) difficulty to interpret videos which are sometimes incomplete. To address these issues, the need to propose a common format to exchange video surveillance data and metadata, to make video content filtering and querying more efficient, and to facilitate the interpretation of content using external (contextual) information is an unavoidable concern. Therefore, this thesis focuses on heterogeneous and multi-source metadata modeling in order to propose negative filtering and intelligent data querying, which are applicable to video surveillance systems in particular and adaptable to systems dealing with large volumes of data in general. In the applicative context of this thesis, the goal is to provide human CCTV operators with tools that help them to reduce the large volume of video to be processed or viewed and implicitly reduce search time. We therefore initially propose a so-called "negative" filtering method, which enables the elimination from the mass of available videos those that it is know in advance, based on a set of criteria, that the processing will not lead to any result. The criteria used for the proposed negative filtering approach are based on metadata modeling describing video quality and usability/usefulness. Then, we propose a contextual enrichment process based on metadata from the context, enabling intelligent querying of the videos. The proposed contextual enrichment process is supported by a scalable metadata model that integrates contextual information from a variety of sources, and a multi-level query mechanism with a spatio-temporal reasoning ability that is robust to fuzzy queries. Finally, we propose a generic metadata modeling of video surveillance metadata integrating metadata describing the movement and field of view of cameras, metadata from content analysis algorithms, and metadata from contextual information, in order to complete the metadata dictionary of the ISO 22311/IEC 79 standard, which aims to provide a common format to export data extracted from video surveillance systems. The experiments performed using the framework developed in this thesis showed the reliability of our approach in a real case and enabled the validation of our proposals

Vers des cubes matriciels supportant l’analyse spatiale à la volée dans un contexte décisionnel

Depuis l’avènement du SOLAP, la problématique consistant à produire des analyses spatiales à la volée demeure entière. Les travaux précédents se sont tournés vers l’analyse visuelle et le calcul préalable afin d’obtenir des résultats en moins de 10 secondes. L’intégration des données matricielles dans les cubes SOLAP possède un potentiel inexploré pour le traitement à la volée des analyses spatiales. Cette recherche vise à explorer les avantages et les considérations à exploiter les cubes matriciels afin de produire des analyses spatiales à la volée dans un contexte décisionnel. Elle contribue à l’évolution du cadre théorique de l’intégration des données matricielles dans les cubes en ajoutant notamment la notion de couverture matricielle au cube afin de mieux supporter les analyses spatiales matricielles. Elle identifie des causes de la consommation excessive de ressources pour le traitement de ces analyses et propose des pistes d’optimisation basées sur l’exploitation des dimensions matricielles géométriques

Estimation du RUL par des approches basées sur l'expérience : de la donnée vers la connaissance.

Our thesis work is concerned with the development of experience based approachesfor criticalcomponent prognostics and Remaining Useful Life (RUL) estimation. This choice allows us to avoidthe problematic issue of setting a failure threshold.Our work was based on Case Based Reasoning (CBR) to track the health status of a new componentand predict its RUL. An Instance Based Learning (IBL) approach was first developed offering twoexperience formalizations. The first is a supervised method that takes into account the status of thecomponent and produces health indicators. The second is an unsupervised method that fuses thesensory data into degradation trajectories.The approach was then evolved by integrating knowledge. Knowledge is extracted from the sensorydata and is of two types: temporal that completes the modeling of instances and frequential that,along with the similarity measure refine the retrieval phase. The latter is based on two similaritymeasures: a weighted one between fixed parallel windows and a weighted similarity with temporalprojection through sliding windows which allow actual health status identification.Another data-driven technique was tested. This one is developed from features extracted from theexperiences that can be either mono or multi-dimensional. These features are modeled by a SupportVector Regression (SVR) algorithm. The developed approaches were assessed on two types ofcritical components: turbofans and ”Li-ion” batteries. The obtained results are interesting but theydepend on the type of the treated data.Nos travaux de thèse s’intéressent au pronostic de défaillance de composant critique et à l’estimation de la durée de vie résiduelle avant défaillance (RUL). Nous avons développé des méthodes basées sur l’expérience. Cette orientation nous permet de nous affranchir de la définition d’un seuil de défaillance, point problématique lors de l’estimation du RUL.Nous avons pris appui sur le paradigme de Raisonnement à Partir de Cas (RàPC) pour assurer le suivi d’un nouveau composant critique et prédire son RUL. Une approche basée sur les instances (IBL) à été développée en proposant plusieurs formalisations de l’expérience: une supervisée tenant compte de l’état du composant sous forme d’indicateur de santé et une non-supervisée agrégeantles données capteurs en une série temporelle mono-dimensionnelle formant une trajectoire de dégradation.Nous avons ensuite fait évoluer cette approche en intégrant de la connaissance à ces instances.La connaissance est extraite à partir de données capteurs et est de deux types : temporelle qui complète la modélisation des instances et fréquentielle qui, associée à la mesure de similarité permet d’affiner la phase de remémoration. Cette dernière prend appui sur deux types de mesures : une pondérée entre fenêtres parallèles et fixes et une pondérée avec projection temporelle. Les fenêtres sont glissantes ce qui permet d’identifier et de localiser l’état actuel de la dégradation de nouveaux composants.Une autre approche orientée donnée a été testée. Celle-ci est se base sur des caractéristiques extraites des expériences, qui sont mono-dimensionnelles dans le premier cas et multidimensionnelles autrement. Ces caractéristiques seront modélisées par un algorithme de régression à vecteurs de support (SVR). Ces approches ont été évaluées sur deux types de composants : les turboréacteurs et les batteries « LI-ION ». Les résultats obtenus sont intéressants mais dépendent du type de données traitées

Fouille multidimensionnelle sur les données textuelles visant à extraire les réseaux sociaux et sémantiques pour leur exploitation via la téléphonie mobile

La concurrence est un concept fondamental de la tradition libérale et des sciences économiques qui oblige les entreprises à pratiquer l'Intelligence Economique (IE) pour bien se positionner sur le marché ou tout simplement pour survivre. Mais souvent, ce n'est pas le plus fort qui survit, ni le plus intelligent, mais celui qui est le plus sensible au changement, facteur dominant dans la société actuelle. Les changements proviennent de l'extérieur ou naissent au sein même de l'entreprise et peuvent l'affecter plus ou moins durablement. Dès lors, les entreprises sont appelées à rester constamment en veille pour guetter le moindre changement en vue d'y apporter la solution adéquate en temps réel. Cependant, pour une veille réussie, on ne doit pas se contenter uniquement de surveiller les opportunités, mais avant tout, d'anticiper les menaces. Malheureusement, cette veille se déroule en oubliant l'indispensable volet sécurité de l'IE à savoir la sécurité des données manipulées et celle des procédés suivis pour atteindre les objectifs de l'IE. Nos travaux de recherche consistent à proposer un Système d'Intelligence Economique (SIE) Généraliste et Mobile. Ce SIE intègre une approche de modélisation du contrôle d'accès aux données et aux traitements pour sécuriser toutes les informations et les flux d'interaction durant son cycle de vie. Le besoin en matière de sécurité dans un SIE provient du fait que les informations manipulées sont d'ordre stratégique ayant une valeur assez importante. Une telle sécurité ne doit pas être considérée comme une option supplémentaire qu'offre un SIE pour se distinguer d'un autre. D'autant plus que la fuite de ces informations n'est pas le fait de faiblesses inhérentes aux systèmes informatiques des entreprises, mais c'est avant tout une question organisationnelle. La mobilité présente un choix stratégique pour notre SIE ''XPlor EveryWhere'', dont le but est de permettre aux utilisateurs de nos solutions de veille de continuer à rechercher, surveiller, valider et rediffuser des informations stratégiques au cours de leurs déplacements. Ils n'ont ainsi plus besoin d'être assis face à leur ordinateur pour accéder à des données utiles dans l'instant (préparation d'une réunion, nouvel ordre du jour, information sur un interlocuteur, une technologie, un marché, demande urgente d'une analyse ou d'un focus spécifique). Il leur suffit simplement d'utiliser discrètement, et en tout sécurité, leur appareil mobile. Grâce à XPlor EveryWhere, ils sont en permanence au cœur de l'information pertinente.Competition is a fundamental concept of the liberal economy tradition that requires companies to resort to Competitive Intelligence (CI) in order to be advantageously positioned on the market, or simply to survive. Nevertheless, it is well known that it is not the strongest of the organizations that survives, nor the most intelligent, but rather, the one most adaptable to change, the dominant factor in society today. Therefore, companies are required to remain constantly on a wakeful state to watch for any change in order to make appropriate solutions in real time. However, for a successful vigil, we should not be satisfied merely to monitor the opportunities, but before all, to anticipate risks. The external risk factors have never been so many: extremely dynamic and unpredictable markets, new entrants, mergers and acquisitions, sharp price reduction, rapid changes in consumption patterns and values, fragility of brands and their reputation. To face all these challenges, our research consists in proposing a Competitive Intelligence System (CIS) designed to provide online services. Through descriptive and statistics exploratory methods of data, Xplor EveryWhere display, in a very short time, new strategic knowledge such as: the profile of the actors, their reputation, their relationships, their sites of action, their mobility, emerging issues and concepts, terminology, promising fields etc. The need for security in XPlor EveryWhere arises out of the strategic nature of information conveyed with quite a substantial value. Such security should not be considered as an additional option that a CIS can provide just in order to be distinguished from one another. Especially as the leak of this information is not the result of inherent weaknesses in corporate computer systems, but above all it is an organizational issue. With Xplor EveryWhere we completed the reporting service, especially the aspect of mobility. Lastly with this system, it's possible to: View updated information as we have access to our strategic database server in real-time, itself fed daily by watchmen. They can enter information at trade shows, customer visits or after meetings

Actes des 29es Journées Francophones d'Ingénierie des Connaissances, IC 2018

International audienc

Analyse et enrichissement de flux compressés : application à la vidéo surveillance

The increasing deployment of civil and military videosurveillance networks brings both scientific and technological challenges regarding analysis and content recognition over compressed streams. In this context, the contributions of this thesis focus on: - an autonomous method to segment in the compressed domain mobile objects (pedestrians, vehicles, animals …), - the coverage of the various compression standards commonly used in surveillance (MPEG-2, MPEG-4 Part 2, MPEG-4 Part 10 / H.264 AVC), - an optimised multi-stream processing chain from the objects segmentation up to their tracking and description. The developed demonstrator made it possible to bench the performances of the methodological approaches chosen for a tool dedicated to help investigations. It identifies vehicles from a witness description in databases of tens of hours of video. Moreover, while dealing with corpus covering the different kind of content expected from surveillance (subway stations, crossroads, areas in countryside or border surveillance …), the system provided the following results: - simultaneous real time analysis of up to 14 MPEG-2 streams, 8 MPEG-4 Part 2 streams or 3 AVC streams on a single core (2.66 GHz; 720x576 video, 25 fps), - 100% vehicles detected over the length of traffic surveillance footages, with a image per image detection near 95%, - a segmentation spreading over 80 to 150% of the object area (under or over-segmentation linked with the compressed domain). These researches led to 9 patents linked with new services and applications that were made possible thanks to the suggested approaches. Among these lie tools for Unequal Error Protection, Visual Cryptography, Watermarking or SteganographyLe développement de réseaux de vidéosurveillance, civils ou militaires, pose des défis scientifiques et technologiques en termes d’analyse et de reconnaissance des contenus des flux compressés. Dans ce contexte, les contributions de cette thèse portent sur : - une méthode de segmentation automatique des objets mobiles (piétons, véhicules, animaux …) dans le domaine compressé, - la prise en compte des différents standards de compression les plus couramment utilisés en surveillance (MPEG-2, MPEG-4 Part 2 et MPEG-4 Part 10 / H.264 AVC), - une chaîne de traitement multi-flux optimisée depuis la segmentation des objets jusqu’à leur suivi et description. Le démonstrateur réalisé a permis d’évaluer les performances des approches méthodologiques développées dans le cadre d’un outil d’aide à l’investigation, identifiant les véhicules répondant à un signalement dans des bases de données de plusieurs dizaines d’heures. En outre, appliqué à des corpus représentatifs des différentes situations de vidéosurveillance (stations de métro, carrefours, surveillance de zones en milieu rural ou de frontières ...), le système a permis d’obtenir les résultats suivants : - analyse de 14 flux MPEG-2, 8 flux MPEG-4 Part 2 ou 3 flux AVC en temps réel sur un coeur à 2.66 GHZ (vidéo 720x576, 25 images par seconde), - taux de détection des véhicules de 100% sur la durée des séquences de surveillance de trafic, avec un taux de détection image par image proche des 95%, - segmentation de chaque objet sur 80 à 150% de sa surface (sous ou sur-segmentation liée au domaine compressé). Ces recherches ont fait l’objet du dépôt de 9 brevets liés à des nouveaux services et applications rendus opérationnels grâce aux approches mises en oeuvre. Citons entre autres des outils pour la protection inégale aux erreurs, la cryptographie visuelle, la vérification d’intégrité par tatouage ou l’enfouissement par stéganographi