Going Further with Point Pair Features

Point Pair Features is a widely used method to detect 3D objects in point clouds, however they are prone to fail in presence of sensor noise and background clutter. We introduce novel sampling and voting schemes that significantly reduces the influence of clutter and sensor noise. Our experiments show that with our improvements, PPFs become competitive against state-of-the-art methods as it outperforms them on several objects from challenging benchmarks, at a low computational cost.Comment: Corrected post-print of manuscript accepted to the European Conference on Computer Vision (ECCV) 2016; https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-319-46487-9_5

Cascaded Random Forest for Fast Object Detection ∗

Abstract. A Random Forest consists of several independent decision trees arranged in a forest. A majority vote over all trees leads to the final decision. In this paper we propose a Random Forest framework which incorporates a cascade structure consisting of several stages together with a bootstrap approach. By introducing the cascade, 99 % of the test images can be rejected by the first and second stage with minimal computational effort leading to a massively speeded-up detection framework. Three different cascade voting strategies are implemented and evaluated. Additionally, the training and classification speed-up is analyzed. Several experiments on public available datasets for pedestrian detection, lateral car detection and unconstrained face detection demonstrate the benefit of our contribution.

Fast and Accurate Algorithm for Eye Localization for Gaze Tracking in Low Resolution Images

Iris centre localization in low-resolution visible images is a challenging problem in computer vision community due to noise, shadows, occlusions, pose variations, eye blinks, etc. This paper proposes an efficient method for determining iris centre in low-resolution images in the visible spectrum. Even low-cost consumer-grade webcams can be used for gaze tracking without any additional hardware. A two-stage algorithm is proposed for iris centre localization. The proposed method uses geometrical characteristics of the eye. In the first stage, a fast convolution based approach is used for obtaining the coarse location of iris centre (IC). The IC location is further refined in the second stage using boundary tracing and ellipse fitting. The algorithm has been evaluated in public databases like BioID, Gi4E and is found to outperform the state of the art methods.Comment: 12 pages, 10 figures, IET Computer Vision, 201

Visitor-art interaction by motion path detection

This paper describes a method for video-based motion path detection which is applied in the creation of an interactive artwork. The proposed algorithm, based on the Hough transform, detects parametric motion trajectories in real-time (10 fps). In order to detect people's motion under non-static background object occlusion we have also developed a video segmentation technique. The proposed interaction system adopts top-down camera view to extract spatiotemporal motion trajectories and discern predefined patterns of movement thus enabling the creation of new artistic choreographies. We present test results that illustrate the effectiveness of our method and discuss the practical applicability of our approach in other domains

The Discriminative Generalized Hough Transform for Localization of Highly Variable Objects and its Application for Surveillance Recordings

This work is about the localization of arbitrary objects in 2D images in general and the localization of persons in video surveillance recordings in particular. More precisely, it is about localizing specific landmarks. Thereby the possibilities and limitations of localization approaches based on the Generalized Hough Transform (GHT), especially of the Discriminative Generalized Hough Transform (DGHT) will be evaluated. GHT-based approaches determine the number of matching model and feature points and the most likely target point position is given by the highest number of matching model and feature points. Additionally, the DGHT comprises a statistical learning approach to generate optimal DGHT-models achieving good results on medical images. This work will show that the DGHT is not restricted to medical tasks but has issues with large target object variabilities, which are frequent in video surveillance tasks. As all GHT-based approaches also the DGHT only considers the number of matching model-feature-point-combinations, which means that all model points are treated independently. This work will show that model points are not independent of each other and considering them independently will result in high error rates. This drawback is analyzed and a universal solution, which is not only applicable for the DGHT but all GHT-based approaches, is presented. This solution is based on an additional classifier that takes the whole set of matching model-feature-point-combinations into account to estimate a confidence score. On all tested databases, this approach could reduce the error rates drastically by up to 94.9%. Furthermore, this work presents a general approach for combining multiple GHT-models into a deeper model. This can be used to combine the localization results of different object landmarks such as mouth, nose, and eyes. Similar to Convolutional Neural Networks (CNNs) this will split the target object variability into multiple and smaller variabilities. A comparison of GHT-based approaches with CNNs and a description of the advantages, disadvantages, and potential application of both approaches will conclude this work.Diese Arbeit beschäftigt sich im Allgemeinen mit der Lokalisierung von Objekten in 2D Bilddaten und im Speziellen mit der Lokalisierung von Personen in Videoüberwachungsaufnahmen. Genauer gesagt handelt es sich hierbei um die Lokalisierung spezieller Landmarken. Dabei werden die Möglichkeiten und Limiterungen von Lokalisierungsverfahren basierend auf der Generalisierten Hough Transformation (GHT) untersucht, insbesondere die der Diskriminativen Generalisierten Hough Transformation (DGHT). Bei GHT-basierten Ansätze wird die Anzahl an übereinstimmenden Modelpunkten und Merkmalspunkten ermittelt und die wahrscheinlicheste Objekt-Position ergibt sich aus der höchsten Anzahl an übereinstimmenden Model- und Merkmalspunkte. Die DGHT umfasst darüber hinaus noch ein statistisches Lernverfahren, um optimale DGHT-Modele zu erzeugen und erzielte damit auf medizinischen Bilder und Anwendungen sehr gute Erfolge. Wie sich in dieser Arbeit zeigen wird, ist die DGHT nicht auf medizinische Anwendungen beschränkt, hat allerdings Schwierigkeiten große Variabilität der Ziel-Objekte abzudecken, wie sie in Überwachungsszenarien zu erwarten sind. Genau wie alle GHT-basierten Ansätze leidet auch die DGHT unter dem Problem, dass lediglich die Anzahl an übereinstimmenden Model- und Merkmalspunkten ermittelt wird, was bedeutet, dass alle Modelpunkte unabhängig voneinander betrachtet werden. Dass Modelpunkte nicht unabhängig voneinander sind, wird im Laufe dieser Arbeit gezeigt werden, und die unabhängige Betrachtung führt gerade bei sehr variablen Zielobjekten zu einer hohen Fehlerrate. Dieses Problem wird in dieser Arbeit grundlegend untersucht und ein allgemeiner Lösungsansatz vorgestellt, welcher nicht nur für die DGHT sondern grundsätzlich für alle GHT-basierten Verfahren Anwendung finden kann. Die Lösung basiert auf der Integration eines zusätzlichen Klassifikators, welcher die gesamte Menge an übereinstimmenden Model- und Merkmalspunkten betrachtet und anhand dessen ein zusätzliches Konfidenzmaß vergibt. Dadurch konnte auf allen getesteten Datenbanken eine deutliche Reduktion der Fehlerrate erzielt werden von bis zu 94.9%. Darüber hinaus umfasst die Arbeit einen generellen Ansatz zur Kombination mehrere GHT-Model in einem tieferen Model. Dies kann dazu verwendet werden, um die Lokalisierungsergebnisse verschiedener Objekt-Landmarken zu kombinieren, z. B. die von Mund, Nase und Augen. Ähnlich wie auch bei Convolutional Neural Networks (CNNs) ist es damit möglich über mehrere Ebenen unterschiedliche Bereiche zu lokalisieren und somit die Variabilität des Zielobjektes in mehrere, leichter zu handhabenden Variabilitäten aufzuspalten. Abgeschlossen wird die Arbeit durch einen Vergleich von GHT-basierten Ansätzen mit CNNs und einer Beschreibung der Vor- und Nachteile und mögliche Einsatzfelder beider Verfahren