Audio Inpainting

(c) 2012 IEEE. Personal use of this material is permitted. Permission from IEEE must be obtained for all other users, including reprinting/ republishing this material for advertising or promotional purposes, creating new collective works for resale or redistribution to servers or lists, or reuse of any copyrighted components of this work in other works. Published version: IEEE Transactions on Audio, Speech and Language Processing 20(3): 922-932, Mar 2012. DOI: 10.1090/TASL.2011.2168211

Robust density modelling using the student's t-distribution for human action recognition

The extraction of human features from videos is often inaccurate and prone to outliers. Such outliers can severely affect density modelling when the Gaussian distribution is used as the model since it is highly sensitive to outliers. The Gaussian distribution is also often used as base component of graphical models for recognising human actions in the videos (hidden Markov model and others) and the presence of outliers can significantly affect the recognition accuracy. In contrast, the Student's t-distribution is more robust to outliers and can be exploited to improve the recognition rate in the presence of abnormal data. In this paper, we present an HMM which uses mixtures of t-distributions as observation probabilities and show how experiments over two well-known datasets (Weizmann, MuHAVi) reported a remarkable improvement in classification accuracy. © 2011 IEEE

Joint sparse learning with nonlocal and local image priors for image error concealment

Joint sparse representation (JSR) model has recently emerged as a powerful technique with wide variety of applications. In this paper, the JSR model is extended to error concealment (EC) application, being effective to recover the original image from its corrupted version. This model is based on jointly learning a dictionary pair and two mapping matrices that are trained offline from external training images. Given the trained dictionaries and mappings, the restoration is done by transferring the recovery problem into the sparse representation domain with respect to the trained dictionaries, which is further transformed into a common space using the respective mapping matrices. Then, the reconstructed image is obtained by back projection into the spatial domain. In order to improve the accuracy and stability of the proposed JSR-based EC algorithm and avoid unexpected artifacts, the local and non-local priors are seamlessly integrated into the JSR model. The non-local prior is based on the self-similarity within natural images and helps to find an accurate sparse representation by taking a weighted average of similar areas throughout the image. The local prior is based on learning the local structural regularity of the natural images and helps to regularize the sparse representation, exploiting the strong correlation in the small local areas within the image. Compared with the state-of-the-art EC algorithms, the results show that the proposed method has better reconstruction performance in terms of objective and subjective evaluations

Construction de mosaïques de super-résolution à partir de la vidéo de basse résolution. Application au résumé vidéo et la dissimulation d'erreurs de transmission.

La numérisation des vidéos existantes ainsi que le développement explosif des services multimédia par des réseaux comme la diffusion de la télévision numérique ou les communications mobiles ont produit une énorme quantité de vidéos compressées. Ceci nécessite des outils d’indexation et de navigation efficaces, mais une indexation avant l’encodage n’est pas habituelle. L’approche courante est le décodage complet des ces vidéos pour ensuite créer des indexes. Ceci est très coûteux et par conséquent non réalisable en temps réel. De plus, des informations importantes comme le mouvement, perdus lors du décodage, sont reestimées bien que déjà présentes dans le flux comprimé. Notre but dans cette thèse est donc la réutilisation des données déjà présents dans le flux comprimé MPEG pour l’indexation et la navigation rapide. Plus précisément, nous extrayons des coefficients DC et des vecteurs de mouvement. Dans le cadre de cette thèse, nous nous sommes en particulier intéressés à la construction de mosaïques à partir des images DC extraites des images I. Une mosaïque est construite par recalage et fusion de toutes les images d’une séquence vidéo dans un seul système de coordonnées. Ce dernier est en général aligné avec une des images de la séquence : l’image de référence. Il en résulte une seule image qui donne une vue globale de la séquence. Ainsi, nous proposons dans cette thèse un système complet pour la construction des mosaïques à partir du flux MPEG-1/2 qui tient compte de différentes problèmes apparaissant dans des séquences vidéo réeles, comme par exemple des objets en mouvment ou des changements d’éclairage. Une tâche essentielle pour la construction d’une mosaïque est l’estimation de mouvement entre chaque image de la séquence et l’image de référence. Notre méthode se base sur une estimation robuste du mouvement global de la caméra à partir des vecteurs de mouvement des images P. Cependant, le mouvement global de la caméra estimé pour une image P peut être incorrect car il dépend fortement de la précision des vecteurs encodés. Nous détectons les images P concernées en tenant compte des coefficients DC de l’erreur encodée associée et proposons deux méthodes pour corriger ces mouvements. Unemosaïque construite à partir des images DC a une résolution très faible et souffre des effets d’aliasing dus à la nature des images DC. Afin d’augmenter sa résolution et d’améliorer sa qualité visuelle, nous appliquons une méthode de super-résolution basée sur des rétro-projections itératives. Les méthodes de super-résolution sont également basées sur le recalage et la fusion des images d’une séquence vidéo, mais sont accompagnées d’une restauration d’image. Dans ce cadre, nous avons développé une nouvelleméthode d’estimation de flou dû au mouvement de la caméra ainsi qu’une méthode correspondante de restauration spectrale. La restauration spectrale permet de traiter le flou globalement, mais, dans le cas des obvi jets ayant un mouvement indépendant du mouvement de la caméra, des flous locaux apparaissent. C’est pourquoi, nous proposons un nouvel algorithme de super-résolution dérivé de la restauration spatiale itérative de Van Cittert et Jansson permettant de restaurer des flous locaux. En nous basant sur une segmentation d’objets en mouvement, nous restaurons séparément lamosaïque d’arrière-plan et les objets de l’avant-plan. Nous avons adapté notre méthode d’estimation de flou en conséquence. Dans une premier temps, nous avons appliqué notre méthode à la construction de résumé vidéo avec pour l’objectif la navigation rapide par mosaïques dans la vidéo compressée. Puis, nous établissions comment la réutilisation des résultats intermédiaires sert à d’autres tâches d’indexation, notamment à la détection de changement de plan pour les images I et à la caractérisation dumouvement de la caméra. Enfin, nous avons exploré le domaine de la récupération des erreurs de transmission. Notre approche consiste en construire une mosaïque lors du décodage d’un plan ; en cas de perte de données, l’information manquante peut être dissimulée grace à cette mosaïque

Application and Theory of Multimedia Signal Processing Using Machine Learning or Advanced Methods

This Special Issue is a book composed by collecting documents published through peer review on the research of various advanced technologies related to applications and theories of signal processing for multimedia systems using ML or advanced methods. Multimedia signals include image, video, audio, character recognition and optimization of communication channels for networks. The specific contents included in this book are data hiding, encryption, object detection, image classification, and character recognition. Academics and colleagues who are interested in these topics will find it interesting to read

Solutions for large scale, efficient, and secure Internet of Things

The design of a general architecture for the Internet of Things (IoT) is a complex task, due to the heterogeneity of devices, communication technologies, and applications that are part of such systems. Therefore, there are significant opportunities to improve the state of the art, whether to better the performance of the system, or to solve actual issues in current systems. This thesis focuses, in particular, on three aspects of the IoT. First, issues of cyber-physical systems are analysed. In these systems, IoT technologies are widely used to monitor, control, and act on physical entities. One of the most important issue in these scenarios are related to the communication layer, which must be characterized by high reliability, low latency, and high energy efficiency. Some solutions for the channel access scheme of such systems are proposed, each tailored to different specific scenarios. These solutions, which exploit the capabilities of state of the art radio transceivers, prove effective in improving the performance of the considered systems. Positioning services for cyber-physical systems are also investigated, in order to improve the accuracy of such services. Next, the focus moves to network and service optimization for traffic intensive applications, such as video streaming. This type of traffic is common amongst non-constrained devices, like smartphones and augmented/virtual reality headsets, which form an integral part of the IoT ecosystem. The proposed solutions are able to increase the video Quality of Experience while wasting less bandwidth than state of the art strategies. Finally, the security of IoT systems is investigated. While often overlooked, this aspect is fundamental to enable the ubiquitous deployment of IoT. Therefore, security issues of commonly used IoT protocols are presented, together with a proposal for an authentication mechanism based on physical channel features. This authentication strategy proved to be effective as a standalone mechanism or as an additional security layer to improve the security level of legacy systems