Efficient Scene Text Localization and Recognition with Local Character Refinement

An unconstrained end-to-end text localization and recognition method is presented. The method detects initial text hypothesis in a single pass by an efficient region-based method and subsequently refines the text hypothesis using a more robust local text model, which deviates from the common assumption of region-based methods that all characters are detected as connected components. Additionally, a novel feature based on character stroke area estimation is introduced. The feature is efficiently computed from a region distance map, it is invariant to scaling and rotations and allows to efficiently detect text regions regardless of what portion of text they capture. The method runs in real time and achieves state-of-the-art text localization and recognition results on the ICDAR 2013 Robust Reading dataset

Neighborhood Structure-Based Model for Multilingual Arbitrarily-Oriented Text Localization in Images/Videos

The text matter in an image or a video provides more important clue and semantic information of the particular event in the actual situation. Text localization task stands an interesting and challenging research-oriented process in the zone of image processing due to irregular alignments, brightness, degradation, and complexbackground. The multilingual textual information has different types of geometrical shapes and it makes further complex to locate the text information. In this work, an effective model is presented to locate the multilingual arbitrary oriented text. The proposed method developed a neighborhood structure model to locate the text region. Initially, the maxmin cluster is applied along with 3X3 sliding window to sharpen the text region. The neighborhood structure creates the boundary for every component using normal deviation calculated from the sharpened image. Finally, the double stroke structure model is employed to locate the accurate text region. The presented model is analyzed on five standard datasets such as NUS, arbitrarily oriented text, Hua's, MRRC and real-time video dataset with performance metrics such as recall, precision, and f-measure

Um estudo comparativo das abordagens de detecção e reconhecimento de texto para cenários de computação restrita

Orientadores: Ricardo da Silva Torres, Allan da Silva PintoDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de ComputaçãoResumo: Textos são elementos fundamentais para uma efetiva comunicação em nosso cotidiano. A mobilidade de pessoas e veículos em ambientes urbanos e a busca por um produto de interesse em uma prateleira de supermercado são exemplos de atividades em que o entendimento dos elementos textuais presentes no ambiente são essenciais para a execução da tarefa. Recentemente, diversos avanços na área de visão computacional têm sido reportados na literatura, com o desenvolvimento de algoritmos e métodos que objetivam reconhecer objetos e textos em cenas. Entretanto, a detecção e reconhecimento de textos são problemas considerados em aberto devido a diversos fatores que atuam como fontes de variabilidades durante a geração e captura de textos em cenas, o que podem impactar as taxas de detecção e reconhecimento de maneira significativa. Exemplo destes fatores incluem diferentes formas dos elementos textuais (e.g., circular ou em linha curva), estilos e tamanhos da fonte, textura, cor, variação de brilho e contraste, entre outros. Além disso, os recentes métodos considerados estado-da-arte, baseados em aprendizagem profunda, demandam altos custos de processamento computacional, o que dificulta a utilização de tais métodos em cenários de computação restritiva. Esta dissertação apresenta um estudo comparativo de técnicas de detecção e reconhecimento de texto, considerando tanto os métodos baseados em aprendizado profundo quanto os métodos que utilizam algoritmos clássicos de aprendizado de máquina. Esta dissertação também apresenta um método de fusão de caixas delimitadoras, baseado em programação genética (GP), desenvolvido para atuar tanto como uma etapa de pós-processamento, posterior a etapa de detecção, quanto para explorar a complementariedade dos algoritmos de detecção de texto investigados nesta dissertação. De acordo com o estudo comparativo apresentado neste trabalho, os métodos baseados em aprendizagem profunda são mais eficazes e menos eficientes, em comparação com os métodos clássicos da literatura e considerando as métricas adotadas. Além disso, o algoritmo de fusão proposto foi capaz de aprender informações complementares entre os métodos investigados nesta dissertação, o que resultou em uma melhora das taxas de precisão e revocação. Os experimentos foram conduzidos considerando os problemas de detecção de textos horizontais, verticais e de orientação arbitráriaAbstract: Texts are fundamental elements for effective communication in our daily lives. The mobility of people and vehicles in urban environments and the search for a product of interest on a supermarket shelf are examples of activities in which the understanding of the textual elements present in the environment is essential to succeed in such tasks. Recently, several advances in computer vision have been reported in the literature, with the development of algorithms and methods that aim to recognize objects and texts in scenes. However, text detection and recognition are still open problems due to several factors that act as sources of variability during scene text generation and capture, which can significantly impact detection and recognition rates of current algorithms. Examples of these factors include different shapes of textual elements (e.g., circular or curved), font styles and sizes, texture, color, brightness and contrast variation, among others. Besides, recent state-of-the-art methods based on deep learning demand high computational processing costs, which difficult their use in restricted computing scenarios. This dissertation presents a comparative study of text detection and recognition techniques, considering methods based on deep learning and methods that use classical machine learning algorithms. This dissertation also presents an algorithm for fusing bounding boxes, based on genetic programming (GP), developed to act as a post-processing step for a single text detector and to explore the complementarity of text detection algorithms investigated in this dissertation. According to the comparative study presented in this work, the methods based on deep learning are more effective and less efficient, in comparison to classic methods for text detection investigated in this work, considering the adopted metrics. Furthermore, the proposed GP-based fusion algorithm was able to learn complementary information from the methods investigated in this dissertation, which resulted in an improvement of precision and recall rates. The experiments were conducted considering text detection problems involving horizontal, vertical and arbitrary orientationsMestradoCiência da ComputaçãoMestre em Ciência da ComputaçãoCAPE

Text detection and recognition in natural images using computer vision techniques

El reconocimiento de texto en imágenes reales ha centrado la atención de muchos investigadores en todo el mundo en los últimos años. El motivo es el incremento de productos de bajo coste como teléfonos móviles o Tablet PCs que incorporan dispositivos de captura de imágenes y altas capacidades de procesamiento. Con estos antecedentes, esta tesis presenta un método robusto para detectar, localizar y reconocer texto horizontal en imágenes diurnas tomadas en escenarios reales. El reto es complejo dada la enorme variabilidad de los textos existentes y de las condiciones de captura en entornos reales. Inicialmente se presenta una revisión de los principales trabajos de los últimos años en el campo del reconocimiento de texto en imágenes naturales. Seguidamente, se lleva a cabo un estudio de las características más adecuadas para describir texto respecto de objetos no correspondientes con texto. Típicamente, un sistema de reconocimiento de texto en imágenes está formado por dos grandes etapas. La primera consiste en detectar si existe texto en la imagen y de localizarlo con la mayor precisión posible, minimizando la cantidad de texto no detectado así como el número de falsos positivos. La segunda etapa consiste en reconocer el texto extraído. El método de detección aquí propuesto está basado en análisis de componentes conexos tras aplicar una segmentación que combina un método global como MSER con un método local, de forma que se mejoran las propuestas del estado del arte al segmentar texto incluso en situaciones complejas como imágenes borrosas o de muy baja resolución. El proceso de análisis de los componentes conexos extraídos se optimiza mediante algoritmos genéticos. Al contrario que otros sistemas, nosotros proponemos un método recursivo que permite restaurar aquellos objetos correspondientes con texto y que inicialmente son erróneamente descartados. De esta forma, se consigue mejorar en gran medida la fiabilidad de la detección. Aunque el método propuesto está basado en análisis de componentes conexos, en esta tesis se utiliza también la idea de los métodos basados en texturas para validar las áreas de texto detectadas. Por otro lado, nuestro método para reconocer texto se basa en identificar cada caracter y aplicar posteriormente un modelo de lenguaje para corregir las palabras mal reconocidas, al restringir la solución a un diccionario que contiene el conjunto de posibles términos. Se propone una nueva característica para reconocer los caracteres, a la que hemos dado el nombre de Direction Histogram (DH). Se basa en calcular el histograma de las direcciones del gradiente en los pixeles de borde. Esta característica se compara con otras del estado del arte y los resultados experimentales obtenidos sobre una base de datos compleja muestran que nuestra propuesta es adecuada ya que supera otros trabajos del estado del arte. Presentamos también un método de clasificación borrosa de letras basado en KNN, el cual permite separar caracteres erróneamente conectados durante la etapa de segmentación. El método de reconocimiento de texto propuesto no es solo capaz de reconocer palabras, sino también números y signos de puntuación. El reconocimiento de palabras se lleva a cabo mediante un modelo de lenguaje basado en inferencia probabilística y el British National Corpus, un completo diccionario del inglés británico moderno, si bien el algoritmo puede ser fácilmente adaptado para ser usado con cualquier otro diccionario. El modelo de lenguaje utiliza una modificación del algoritmo forward usando en Modelos Ocultos de Markov. Para comprobar el rendimiento del sistema propuesto, se han obtenido resultados experimentales con distintas bases de datos, las cuales incluyen imágenes en diferentes escenarios y situaciones. Estas bases de datos han sido usadas como banco de pruebas en la última década por la mayoría de investigadores en el área de reconocimiento de texto en imágenes naturales. Los resultados muestran que el sistema propuesto logra un rendimiento similar al del estado del arte en términos de localización, mientras que lo supera en términos de reconocimiento. Con objeto de mostrar la aplicabilidad del método propuesto en esta tesis, se presenta también un sistema de detección y reconocimiento de la información contenida en paneles de tráfico basado en el algoritmo desarrollado. El objetivo de esta aplicación es la creación automática de inventarios de paneles de tráfico de países o regiones que faciliten el mantenimiento de la señalización vertical de las carreteras, usando imágenes disponibles en el servicio Street View de Google. Se ha creado una base de datos para esta aplicación. Proponemos modelar los paneles de tráfico usando apariencia visual en lugar de las clásicas soluciones que utilizan bordes o características geométricas, con objeto de detectar aquellas imágenes en las que existen paneles de tráfico. Los resultados experimentales muestran la viabilidad del sistema propuesto

Text detection and recognition in natural images using computer vision techniques

El reconocimiento de texto en imágenes reales ha centrado la atención de muchos investigadores en todo el mundo en los últimos años. El motivo es el incremento de productos de bajo coste como teléfonos móviles o Tablet PCs que incorporan dispositivos de captura de imágenes y altas capacidades de procesamiento. Con estos antecedentes, esta tesis presenta un método robusto para detectar, localizar y reconocer texto horizontal en imágenes diurnas tomadas en escenarios reales. El reto es complejo dada la enorme variabilidad de los textos existentes y de las condiciones de captura en entornos reales. Inicialmente se presenta una revisión de los principales trabajos de los últimos años en el campo del reconocimiento de texto en imágenes naturales. Seguidamente, se lleva a cabo un estudio de las características más adecuadas para describir texto respecto de objetos no correspondientes con texto. Típicamente, un sistema de reconocimiento de texto en imágenes está formado por dos grandes etapas. La primera consiste en detectar si existe texto en la imagen y de localizarlo con la mayor precisión posible, minimizando la cantidad de texto no detectado así como el número de falsos positivos. La segunda etapa consiste en reconocer el texto extraído. El método de detección aquí propuesto está basado en análisis de componentes conexos tras aplicar una segmentación que combina un método global como MSER con un método local, de forma que se mejoran las propuestas del estado del arte al segmentar texto incluso en situaciones complejas como imágenes borrosas o de muy baja resolución. El proceso de análisis de los componentes conexos extraídos se optimiza mediante algoritmos genéticos. Al contrario que otros sistemas, nosotros proponemos un método recursivo que permite restaurar aquellos objetos correspondientes con texto y que inicialmente son erróneamente descartados. De esta forma, se consigue mejorar en gran medida la fiabilidad de la detección. Aunque el método propuesto está basado en análisis de componentes conexos, en esta tesis se utiliza también la idea de los métodos basados en texturas para validar las áreas de texto detectadas. Por otro lado, nuestro método para reconocer texto se basa en identificar cada caracter y aplicar posteriormente un modelo de lenguaje para corregir las palabras mal reconocidas, al restringir la solución a un diccionario que contiene el conjunto de posibles términos. Se propone una nueva característica para reconocer los caracteres, a la que hemos dado el nombre de Direction Histogram (DH). Se basa en calcular el histograma de las direcciones del gradiente en los pixeles de borde. Esta característica se compara con otras del estado del arte y los resultados experimentales obtenidos sobre una base de datos compleja muestran que nuestra propuesta es adecuada ya que supera otros trabajos del estado del arte. Presentamos también un método de clasificación borrosa de letras basado en KNN, el cual permite separar caracteres erróneamente conectados durante la etapa de segmentación. El método de reconocimiento de texto propuesto no es solo capaz de reconocer palabras, sino también números y signos de puntuación. El reconocimiento de palabras se lleva a cabo mediante un modelo de lenguaje basado en inferencia probabilística y el British National Corpus, un completo diccionario del inglés británico moderno, si bien el algoritmo puede ser fácilmente adaptado para ser usado con cualquier otro diccionario. El modelo de lenguaje utiliza una modificación del algoritmo forward usando en Modelos Ocultos de Markov. Para comprobar el rendimiento del sistema propuesto, se han obtenido resultados experimentales con distintas bases de datos, las cuales incluyen imágenes en diferentes escenarios y situaciones. Estas bases de datos han sido usadas como banco de pruebas en la última década por la mayoría de investigadores en el área de reconocimiento de texto en imágenes naturales. Los resultados muestran que el sistema propuesto logra un rendimiento similar al del estado del arte en términos de localización, mientras que lo supera en términos de reconocimiento. Con objeto de mostrar la aplicabilidad del método propuesto en esta tesis, se presenta también un sistema de detección y reconocimiento de la información contenida en paneles de tráfico basado en el algoritmo desarrollado. El objetivo de esta aplicación es la creación automática de inventarios de paneles de tráfico de países o regiones que faciliten el mantenimiento de la señalización vertical de las carreteras, usando imágenes disponibles en el servicio Street View de Google. Se ha creado una base de datos para esta aplicación. Proponemos modelar los paneles de tráfico usando apariencia visual en lugar de las clásicas soluciones que utilizan bordes o características geométricas, con objeto de detectar aquellas imágenes en las que existen paneles de tráfico. Los resultados experimentales muestran la viabilidad del sistema propuesto

From software to hardware: making dynamic multi-core processors practical

Heterogeneous processors such as Arm’s big.LITTLE have become popular as they offer a choice between performance and energy efficiency. However, the core configurations are fixed at design time which offers a limited amount of adaptation. Dynamic Multi-core Processors (DMPs) bridge the gap between homogeneous and fully reconfigurable systems. They present a new way of improving single-threaded performance by running a thread on groups of cores (compositions) and with the ability of changing the processor topology on the fly, they can better adapt themselves to any task at hand. However, these potential performance improvements are made difficult due to two main challenges: the difficulty of determining a processor configuration that leads to the optimal performance and knowing how to tackle hardware bottlenecks that may impede the performance of composition. This thesis first demonstrates that ahead-of-time thread and core partitioning used to improve the performance of multi-threaded programs can be automated. This is done by analysing static code features to generate a machine-learning model that determines a processor configuration that leads to good performance for an application. The machine learning model is able to predict a configuration that is within 16% of the performance of the best configuration from the search space. This is followed by studying how dynamically adapting the size of a composition at runtime can be used to reduce energy consumption whilst maintaining the same speedup as the fastest static core composition. An analysis of how much energy can be saved by adapting the size of the composition at runtime is conducted, showing that dynamic reconfiguration can reduce energy consumption by 42% on average. A model is then built using linear regression which analyses the features of basic blocks being executed to determine if the current composition should be reconfigured; on average it reduces energy consumption by 37%. Finally the hardware mechanisms that drive core composition are explored. A new fetching mechanism for core composition is proposed, where cores fetch code in a round-robin fashion. The use of value prediction is also motivated, as large core compositions are more susceptible to data-dependencies. This new hardware setup shows massive potential. By exploring a perfect value predictor with perfect branch prediction and the new fetching scheme, the performance of a large core composition can be improved by a factor of up to 3x, and 1.88x on average. Furthermore, this thesis shows that state-of-the-art value prediction with a normal branch predictor still leads to good performance improvements, with an average of 1.33x to up to 2.7x speedup

Scene text localization and recognition in images and videos

Scene Text Localization and Recognition methods nd all areas in an image or a video that would be considered as text by a human, mark boundaries of the areas and output a sequence of characters associated with its content. They are used to process images and videos taken by a digital camera or a mobile phone and to \read" the content of each text area into a digital format, typically a list of Unicode character sequences, that can be processed in further applications. Three di erent methods for Scene Text Localization and Recognition were proposed in the course of the research, each one advancing the state of the art and improving the accuracy. The rst method detects individual characters as Extremal Regions (ER), where the probability of each ER being a character is estimated using novel features with O(1) complexity and only ERs with locally maximal probability are selected across several image projections for the second stage, where the classi cation is improved using more computationally expensive features. The method was the rst published method to address the complete problem of scene text localization and recognition as a whole - all previous work in the literature focused solely on di erent subproblems. Secondly, a novel easy-to-implement stroke detector was proposed. The detector is signi cantly faster and produces signi cantly less false detections than the commonly used ER detector. The detector e ciently produces character strokes segmentations, which are exploited in a subsequent classi cation phase based on features e ectively calculated as part of the segmentation process. Additionally, an e cient text clustering algorithm based on text direction voting is proposed, which as well as the previous stages is scale- and rotation- invariant and supports wide variety of scripts and fonts. The third method exploits a deep-learning model, which is trained for both text detection and recognition in a single trainable pipeline. The method localizes and recognizes text in an image in a single feed-forward pass, it is trained purely on synthetic data so it does not require obtaining expensive human annotations for training and it achieves state-of-the-art accuracy in the end-to-end text recognition on two standard datasets, whilst being an order of magnitude faster than the previous methods - the whole pipeline runs at 10 frames per second.Katedra kybernetik