1,395 research outputs found

    "Let’s get ready to bundle!":Crowd-level Human Keypoint Tracking

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    This work examines the suitability of a state-of-the-art human pose trackingmethod for application within surveillance scenarios and focuses on publicplaces in urban areas that tend to suffer from crowdedness, such as city centers.Starting with a short introduction to motivate keypoint tracking in surveillanceapplications, this report will present details about the adapted method, whichfollows an LSTM-based approach. Afterwards, different changes that had tobe incorporated in order to successfully apply the given method to our targetsetting will be presented. Finally, various experiments will show how the chosenmethod performs, based on experiments with simulated data

    Human Motion Trajectory Prediction: A Survey

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    With growing numbers of intelligent autonomous systems in human environments, the ability of such systems to perceive, understand and anticipate human behavior becomes increasingly important. Specifically, predicting future positions of dynamic agents and planning considering such predictions are key tasks for self-driving vehicles, service robots and advanced surveillance systems. This paper provides a survey of human motion trajectory prediction. We review, analyze and structure a large selection of work from different communities and propose a taxonomy that categorizes existing methods based on the motion modeling approach and level of contextual information used. We provide an overview of the existing datasets and performance metrics. We discuss limitations of the state of the art and outline directions for further research.Comment: Submitted to the International Journal of Robotics Research (IJRR), 37 page

    Single camera pose estimation using Bayesian filtering and Kinect motion priors

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    Traditional approaches to upper body pose estimation using monocular vision rely on complex body models and a large variety of geometric constraints. We argue that this is not ideal and somewhat inelegant as it results in large processing burdens, and instead attempt to incorporate these constraints through priors obtained directly from training data. A prior distribution covering the probability of a human pose occurring is used to incorporate likely human poses. This distribution is obtained offline, by fitting a Gaussian mixture model to a large dataset of recorded human body poses, tracked using a Kinect sensor. We combine this prior information with a random walk transition model to obtain an upper body model, suitable for use within a recursive Bayesian filtering framework. Our model can be viewed as a mixture of discrete Ornstein-Uhlenbeck processes, in that states behave as random walks, but drift towards a set of typically observed poses. This model is combined with measurements of the human head and hand positions, using recursive Bayesian estimation to incorporate temporal information. Measurements are obtained using face detection and a simple skin colour hand detector, trained using the detected face. The suggested model is designed with analytical tractability in mind and we show that the pose tracking can be Rao-Blackwellised using the mixture Kalman filter, allowing for computational efficiency while still incorporating bio-mechanical properties of the upper body. In addition, the use of the proposed upper body model allows reliable three-dimensional pose estimates to be obtained indirectly for a number of joints that are often difficult to detect using traditional object recognition strategies. Comparisons with Kinect sensor results and the state of the art in 2D pose estimation highlight the efficacy of the proposed approach.Comment: 25 pages, Technical report, related to Burke and Lasenby, AMDO 2014 conference paper. Code sample: https://github.com/mgb45/SignerBodyPose Video: https://www.youtube.com/watch?v=dJMTSo7-uF

    Probabilistic Parametric Curves for Sequence Modeling

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    This work proposes a probabilistic extension to BĂ©zier curves as a basis for effectively modeling stochastic processes with a bounded index set. The proposed stochastic process model is based on Mixture Density Networks and BĂ©zier curves with Gaussian random variables as control points. A key advantage of this model is given by the ability to generate multi-mode predictions in a single inference step, thus avoiding the need for Monte Carlo simulation

    Probabilistic Parametric Curves for Sequence Modeling

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    Repräsentationen sequenzieller Daten basieren in der Regel auf der Annahme, dass beobachtete Sequenzen Realisierungen eines unbekannten zugrundeliegenden stochastischen Prozesses sind. Die Bestimmung einer solchen Repräsentation wird üblicherweise als Lernproblem ausgelegt und ergibt ein Sequenzmodell. Das Modell muss in diesem Zusammenhang in der Lage sein, die multimodale Natur der Daten zu erfassen, ohne einzelne Modi zu vermischen. Zur Modellierung eines zugrundeliegenden stochastischen Prozesses lernen häufig verwendete, auf neuronalen Netzen basierende Ansätze entweder eine Wahrscheinlichkeitsverteilung zu parametrisieren oder eine implizite Repräsentation unter Verwendung stochastischer Eingaben oder Neuronen. Dabei integrieren diese Modelle in der Regel Monte Carlo Verfahren oder andere Näherungslösungen, um die Parameterschätzung und probabilistische Inferenz zu ermöglichen. Dies gilt sogar für regressionsbasierte Ansätze basierend auf Mixture Density Netzwerken, welche ebenso Monte Carlo Simulationen zur multi-modalen Inferenz benötigen. Daraus ergibt sich eine Forschungslücke für vollständig regressionsbasierte Ansätze zur Parameterschätzung und probabilistischen Inferenz. Infolgedessen stellt die vorliegende Arbeit eine probabilistische Erweiterung für Bézierkurven (N\mathcal{N}-Kurven) als Basis für die Modellierung zeitkontinuierlicher stochastischer Prozesse mit beschränkter Indexmenge vor. Das vorgestellte Modell, bezeichnet als N\mathcal{N}-Kurven - Modell, basiert auf Mixture Density Netzwerken (MDN) und Bézierkurven, welche Kurvenkontrollpunkte als normalverteilt annehmen. Die Verwendung eines MDN-basierten Ansatzes steht im Einklang mit aktuellen Versuchen, Unsicherheitsschätzung als Regressionsproblem auszulegen, und ergibt ein generisches Modell, welches allgemein als Basismodell für die probabilistische Sequenzmodellierung einsetzbar ist. Ein wesentlicher Vorteil des Modells ist unter anderem die Möglichkeit glatte, multi-modale Vorhersagen in einem einzigen Inferenzschritt zu generieren, ohne dabei Monte Carlo Simulationen zu benötigen. Durch die Verwendung von Bézierkurven als Basis, kann das Modell außerdem theoretisch für beliebig hohe Datendimensionen verwendet werden, indem die Kontrollpunkte in einen hochdimensionalen Raum eingebettet werden. Um die durch den Fokus auf beschränkte Indexmengen existierenden theoretischen Einschränkungen aufzuheben, wird zusätzlich eine konzeptionelle Erweiterung für das N\mathcal{N}-Kurven - Modell vorgestellt, mit der unendliche stochastische Prozesse modelliert werden können. Wesentliche Eigenschaften des vorgestellten Modells und dessen Erweiterung werden auf verschiedenen Beispielen zur Sequenzsynthese gezeigt. Aufgrund der hinreichenden Anwendbarkeit des N\mathcal{N}-Kurven - Modells auf die meisten Anwendungsfälle, wird dessen Tauglichkeit umfangreich auf verschiedenen Mehrschrittprädiktionsaufgaben unter Verwendung realer Daten evaluiert. Zunächst wird das Modell gegen häufig verwendete probabilistische Sequenzmodelle im Kontext der Vorhersage von Fußgängertrajektorien evaluiert, wobei es sämtliche Vergleichsmodelle übertrifft. In einer qualitativen Auswertung wird das Verhalten des Modells in einem Vorhersagekontext untersucht. Außerdem werden Schwierigkeiten bei der Bewertung probabilistischer Sequenzmodelle in einem multimodalen Setting diskutiert. Darüber hinaus wird das Modell im Kontext der Vorhersage menschlicher Bewegungen angewendet, um die angestrebte Skalierbarkeit des Modells auf höherdimensionale Daten zu bewerten. Bei dieser Aufgabe übertrifft das Modell allgemein verwendete einfache und auf neuronalen Netzen basierende Grundmodelle und ist in verschiedenen Situationen auf Augenhöhe mit verschiedenen State-of-the-Art-Modellen, was die Einsetzbarkeit in diesem höherdimensionalen Beispiel zeigt. Des Weiteren werden Schwierigkeiten bei der Kovarianzschätzung und die Glättungseigenschaften des N\mathcal{N}-Kurven - Modells diskutiert

    From visuomotor control to latent space planning for robot manipulation

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    Deep visuomotor control is emerging as an active research area for robot manipulation. Recent advances in learning sensory and motor systems in an end-to-end manner have achieved remarkable performance across a range of complex tasks. Nevertheless, a few limitations restrict visuomotor control from being more widely adopted as the de facto choice when facing a manipulation task on a real robotic platform. First, imitation learning-based visuomotor control approaches tend to suffer from the inability to recover from an out-of-distribution state caused by compounding errors. Second, the lack of versatility in task definition limits skill generalisability. Finally, the training data acquisition process and domain transfer are often impractical. In this thesis, individual solutions are proposed to address each of these issues. In the first part, we find policy uncertainty to be an effective indicator of potential failure cases, in which the robot is stuck in out-of-distribution states. On this basis, we introduce a novel uncertainty-based approach to detect potential failure cases and a recovery strategy based on action-conditioned uncertainty predictions. Then, we propose to employ visual dynamics approximation to our model architecture to capture the motion of the robot arm instead of the static scene background, making it possible to learn versatile skill primitives. In the second part, taking inspiration from the recent progress in latent space planning, we propose a gradient-based optimisation method operating within the latent space of a deep generative model for motion planning. Our approach bypasses the traditional computational challenges encountered by established planning algorithms, and has the capability to specify novel constraints easily and handle multiple constraints simultaneously. Moreover, the training data comes from simple random motor-babbling of kinematically feasible robot states. Our real-world experiments further illustrate that our latent space planning approach can handle both open and closed-loop planning in challenging environments such as heavily cluttered or dynamic scenes. This leads to the first, to our knowledge, closed-loop motion planning algorithm that can incorporate novel custom constraints, and lays the foundation for more complex manipulation tasks

    Dynamic Switching State Systems for Visual Tracking

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    This work addresses the problem of how to capture the dynamics of maneuvering objects for visual tracking. Towards this end, the perspective of recursive Bayesian filters and the perspective of deep learning approaches for state estimation are considered and their functional viewpoints are brought together
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