Detecção de eventos complexos em vídeos baseada em ritmos visuais

Orientador: Hélio PedriniDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de ComputaçãoResumo: O reconhecimento de eventos complexos em vídeos possui várias aplicações práticas relevantes, alavancadas pela grande disponibilidade de câmeras digitais instaladas em aeroportos, estações de ônibus e trens, centros de compras, estádios, hospitais, escolas, prédios, estradas, entre vários outros locais. Avanços na tecnologia digital têm aumentado as capacidades dos sistemas em reconhecer eventos em vídeos por meio do desenvolvimento de dispositivos com alta resolução, dimensões físicas pequenas e altas taxas de amostragem. Muitos trabalhos disponíveis na literatura têm explorado o tema a partir de diferentes pontos de vista. Este trabalho apresenta e avalia uma metodologia para extrair características dos ritmos visuais no contexto de detecção de eventos em vídeos. Um ritmo visual pode ser visto com a projeção de um vídeo em uma imagem, tal que a tarefa de análise de vídeos é reduzida a um problema de análise de imagens, beneficiando-se de seu baixo custo de processamento em termos de tempo e complexidade. Para demonstrar o potencial do ritmo visual na análise de vídeos complexos, três problemas da área de visão computacional são selecionados: detecção de eventos anômalos, classificação de ações humanas e reconhecimento de gestos. No primeiro problema, um modelo e? aprendido com situações de normalidade a partir dos rastros deixados pelas pessoas ao andar, enquanto padro?es representativos das ações são extraídos nos outros dois problemas. Nossa hipo?tese e? de que vídeos similares produzem padro?es semelhantes, tal que o problema de classificação de ações pode ser reduzido a uma tarefa de classificação de imagens. Experimentos realizados em bases públicas de dados demonstram que o método proposto produz resultados promissores com baixo custo de processamento, tornando-o possível aplicar em tempo real. Embora os padro?es dos ritmos visuais sejam extrai?dos como histograma de gradientes, algumas tentativas para adicionar características do fluxo o?tico são discutidas, além de estratégias para obter ritmos visuais alternativosAbstract: The recognition of complex events in videos has currently several important applications, particularly due to the wide availability of digital cameras in environments such as airports, train and bus stations, shopping centers, stadiums, hospitals, schools, buildings, roads, among others. Moreover, advances in digital technology have enhanced the capabilities for detection of video events through the development of devices with high resolution, small physical size, and high sampling rates. Many works available in the literature have explored the subject from different perspectives. This work presents and evaluates a methodology for extracting a feature descriptor from visual rhythms of video sequences in order to address the video event detection problem. A visual rhythm can be seen as the projection of a video onto an image, such that the video analysis task can be reduced into an image analysis problem, benefiting from its low processing cost in terms of time and complexity. To demonstrate the potential of the visual rhythm in the analysis of complex videos, three computer vision problems are selected in this work: abnormal event detection, human action classification, and gesture recognition. The former problem learns a normalcy model from the traces that people leave when they walk, whereas the other two problems extract representative patterns from actions. Our hypothesis is that similar videos produce similar patterns, therefore, the action classification problem is reduced into an image classification task. Experiments conducted on well-known public datasets demonstrate that the method produces promising results at high processing rates, making it possible to work in real time. Even though the visual rhythm features are mainly extracted as histogram of gradients, some attempts for adding optical flow features are discussed, as well as strategies for obtaining alternative visual rhythmsMestradoCiência da ComputaçãoMestre em Ciência da Computação1570507, 1406910, 1374943CAPE

Analyse du contenu expressif des gestes corporels

Nowadays, researches dealing with gesture analysis suffer from a lack of unified mathematical models. On the one hand, gesture formalizations by human sciences remain purely theoretical and are not inclined to any quantification. On the other hand, the commonly used motion descriptors are generally purely intuitive, and limited to the visual aspects of the gesture. In the present work, we retain Laban Movement Analysis (LMA – originally designed for the study of dance movements) as a framework for building our own gesture descriptors, based on expressivity. Two datasets are introduced: the first one is called ORCHESTRE-3D, and is composed of pre-segmented orchestra conductors’ gestures, which have been annotated with the help of lexicon of musical emotions. The second one, HTI 2014-2015, comprises sequences of multiple daily actions. In a first experiment, we define a global feature vector based upon the expressive indices of our model and dedicated to the characterization of the whole gesture. This descriptor is used for action recognition purpose and to discriminate the different emotions of our orchestra conductors’ dataset. In a second approach, the different elements of our expressive model are used as a frame descriptor (e.g., describing the gesture at a given time). The feature space provided by such local characteristics is used to extract key poses of the motion. With the help of such poses, we obtain a per-frame sub-representation of body motions which is available for real-time action recognition purposeAujourd’hui, les recherches portant sur le geste manquent de modèles génériques. Les spécialistes du geste doivent osciller entre une formalisation excessivement conceptuelle et une description purement visuelle du mouvement. Nous reprenons les concepts développés par le chorégraphe Rudolf Laban pour l’analyse de la danse classique contemporaine, et proposons leur extension afin d’élaborer un modèle générique du geste basé sur ses éléments expressifs. Nous présentons également deux corpus de gestes 3D que nous avons constitués. Le premier, ORCHESTRE-3D, se compose de gestes pré-segmentés de chefs d’orchestre enregistrés en répétition. Son annotation à l’aide d’émotions musicales est destinée à l’étude du contenu émotionnel de la direction musicale. Le deuxième corpus, HTI 2014-2015, propose des séquences d’actions variées de la vie quotidienne. Dans une première approche de reconnaissance dite « globale », nous définissons un descripteur qui se rapporte à l’entièreté du geste. Ce type de caractérisation nous permet de discriminer diverses actions, ainsi que de reconnaître les différentes émotions musicales que portent les gestes des chefs d’orchestre de notre base ORCHESTRE-3D. Dans une seconde approche dite « dynamique », nous définissons un descripteur de trame gestuelle (e.g. défini pour tout instant du geste). Les descripteurs de trame sont utilisés des poses-clés du mouvement, de sorte à en obtenir à tout instant une représentation simplifiée et utilisable pour reconnaître des actions à la volée. Nous testons notre approche sur plusieurs bases de geste, dont notre propre corpus HTI 2014-201