Making Laplacians commute

In this paper, we construct multimodal spectral geometry by finding a pair of closest commuting operators (CCO) to a given pair of Laplacians. The CCOs are jointly diagonalizable and hence have the same eigenbasis. Our construction naturally extends classical data analysis tools based on spectral geometry, such as diffusion maps and spectral clustering. We provide several synthetic and real examples of applications in dimensionality reduction, shape analysis, and clustering, demonstrating that our method better captures the inherent structure of multi-modal data

Skeleton based action recognition using translation-scale invariant image mapping and multi-scale deep cnn

This paper presents an image classification based approach for skeleton-based video action recognition problem. Firstly, A dataset independent translation-scale invariant image mapping method is proposed, which transformes the skeleton videos to colour images, named skeleton-images. Secondly, A multi-scale deep convolutional neural network (CNN) architecture is proposed which could be built and fine-tuned on the powerful pre-trained CNNs, e.g., AlexNet, VGGNet, ResNet etal.. Even though the skeleton-images are very different from natural images, the fine-tune strategy still works well. At last, we prove that our method could also work well on 2D skeleton video data. We achieve the state-of-the-art results on the popular benchmard datasets e.g. NTU RGB+D, UTD-MHAD, MSRC-12, and G3D. Especially on the largest and challenge NTU RGB+D, UTD-MHAD, and MSRC-12 dataset, our method outperforms other methods by a large margion, which proves the efficacy of the proposed method

HST-MRF: Heterogeneous Swin Transformer with Multi-Receptive Field for Medical Image Segmentation

The Transformer has been successfully used in medical image segmentation due to its excellent long-range modeling capabilities. However, patch segmentation is necessary when building a Transformer class model. This process may disrupt the tissue structure in medical images, resulting in the loss of relevant information. In this study, we proposed a Heterogeneous Swin Transformer with Multi-Receptive Field (HST-MRF) model based on U-shaped networks for medical image segmentation. The main purpose is to solve the problem of loss of structural information caused by patch segmentation using transformer by fusing patch information under different receptive fields. The heterogeneous Swin Transformer (HST) is the core module, which achieves the interaction of multi-receptive field patch information through heterogeneous attention and passes it to the next stage for progressive learning. We also designed a two-stage fusion module, multimodal bilinear pooling (MBP), to assist HST in further fusing multi-receptive field information and combining low-level and high-level semantic information for accurate localization of lesion regions. In addition, we developed adaptive patch embedding (APE) and soft channel attention (SCA) modules to retain more valuable information when acquiring patch embedding and filtering channel features, respectively, thereby improving model segmentation quality. We evaluated HST-MRF on multiple datasets for polyp and skin lesion segmentation tasks. Experimental results show that our proposed method outperforms state-of-the-art models and can achieve superior performance. Furthermore, we verified the effectiveness of each module and the benefits of multi-receptive field segmentation in reducing the loss of structural information through ablation experiments

Learning from human-robot interaction

En los últimos años cada vez es más frecuente ver robots en los hogares. La robótica está cada vez más presente en muchos aspectos de nuestras vidas diarias, en aparatos de asistencia doméstica, coches autónomos o asistentes personales. La interacción entre estos robots asistentes y los usuarios es uno de los aspectos clave en la robótica de servicio. Esta interacción necesita ser cómoda e intuitiva para que sea efectiva su utilización. Estas interacciones con los usuarios son necesarias para que el robot aprenda y actualice de manera natural tanto su modelo del mundo como sus capacidades. Dentro de los sistemas roboticos de servicio, hay muchos componentes que son necesarios para su buen funcionamiento. Esta tesis esta centrada en el sistema de percepción visual de dichos sistemas.Para los humanos la percepción visual es uno de los componentes más esenciales, permitiendo tareas como reconocimiento de objetos u otras personas, o estimación de información 3D. Los grandes logros obtenidos en los últimos años en tareas de reconocimiento automático utilizan los enfoques basados en aprendizaje automático, en particular técnicas de deep learning. La mayoría de estos trabajos actuales se centran en modelos entrenados 'a priori' en un conjunto de datos muy grandes. Sin embargo, estos modelos, aunque entrenados en una gran cantidad de datos, no pueden, en general, hacer frente a los retos que aparecen al tratar con datos reales en entornos domésticos. Por ejemplo, es frecuente que se de el caso de tener nuevos objetos que no existían durante el entrenamiento de los modelos. Otro reto viene de la dispersión de los objetos, teniendo objetos que aparecen muy raramente y por lo tanto habia muy pocos, o ningún, ejemplos en los datos de entenamiento disponibles al crear el modelo.Esta tesis se ha desarrollado dentro del contexto del proyecto IGLU (Interactive Grounded Language Understanding). Dentro del proyecto y sus objetivos, el objetivo principal de esta Tesis doctoral es investigar métodos novedosos para que un robot aprenda de manera incremental mediante la interacción multimodal con el usuario.Desarrollando dicho objetivo principal, los principales trabajos desarrollados durante esta tesis han sido:-Crear un benchmark más adecuado para las tareas de aprendizaje mediante la interacción natural de usuario y robot. Por ejemplo, la mayoría de los datasets para la tarea de reconocimiento de objetos se centra en fotos de diferentes escenarios con múltiples clases por foto. Es necesario un dataset que combine interacción usuario robot con aprendizaje de objetos.-Mejorar sistemas existentes de aprendizaje de objetos y adecuarlos para aprendizaje desde la interacción multimodal humana. Los trabajos de detección de objetos se focalizan en detectar todos los objetos aprendidos en una imagen. Nuestro objetivo es usar la interacción para encontrar el objeto de referencia y aprenderlo incrementalmente.-Desarrollar métodos de aprendizaje incremental que se puedan utilizar en escenarios incrementales, p.e., la aparición de una nueva clase de objeto o cambios a lo largo del tiempo dentro de una clase objetos. Nuestro objetivo es diseñar un sistema que pueda aprender clases desde cero y que pueda actualizar los datos cuando estos aparecen.-Crear un completo prototipo para el aprendizaje incremental y multimodal usando la interacción humana-robot. Se necesita realizar la integración de los distintos métodos desarrollados como parte de los otros objetivos y evaluarlo.<br /