Place recognition: An Overview of Vision Perspective

Place recognition is one of the most fundamental topics in computer vision and robotics communities, where the task is to accurately and efficiently recognize the location of a given query image. Despite years of wisdom accumulated in this field, place recognition still remains an open problem due to the various ways in which the appearance of real-world places may differ. This paper presents an overview of the place recognition literature. Since condition invariant and viewpoint invariant features are essential factors to long-term robust visual place recognition system, We start with traditional image description methodology developed in the past, which exploit techniques from image retrieval field. Recently, the rapid advances of related fields such as object detection and image classification have inspired a new technique to improve visual place recognition system, i.e., convolutional neural networks (CNNs). Thus we then introduce recent progress of visual place recognition system based on CNNs to automatically learn better image representations for places. Eventually, we close with discussions and future work of place recognition.Comment: Applied Sciences (2018

Geo-Information Harvesting from Social Media Data

As unconventional sources of geo-information, massive imagery and text messages from open platforms and social media form a temporally quasi-seamless, spatially multi-perspective stream, but with unknown and diverse quality. Due to its complementarity to remote sensing data, geo-information from these sources offers promising perspectives, but harvesting is not trivial due to its data characteristics. In this article, we address key aspects in the field, including data availability, analysis-ready data preparation and data management, geo-information extraction from social media text messages and images, and the fusion of social media and remote sensing data. We then showcase some exemplary geographic applications. In addition, we present the first extensive discussion of ethical considerations of social media data in the context of geo-information harvesting and geographic applications. With this effort, we wish to stimulate curiosity and lay the groundwork for researchers who intend to explore social media data for geo-applications. We encourage the community to join forces by sharing their code and data.Comment: Accepted for publication IEEE Geoscience and Remote Sensing Magazin

Group-privacy threats for geodata in the humanitarian context

The role of geodata technologies in humanitarian action is arguably indispensable in determining when, where, and who needs aid before, during, and after a disaster. However, despite the advantages of using geodata technologies in humanitarianism (i.e., fast and efficient aid distribution), several ethical challenges arise, including privacy. The focus has been on individual privacy; however, in this article, we focus on group privacy, a debate that has recently gained attention. We approach privacy through the lens of informational harms that undermine the autonomy of groups and control of knowledge over them. Using demographically identifiable information (DII) as a definition for groups, we first assess how these are derived from geodata types used in humanitarian DRRM. Second, we discuss four informational-harm threat models: (i) biases from missing/underrepresented categories, (ii) the mosaic effect—unintentional sensitive knowledge discovery from combining disparate datasets, (iii) misuse of data (whether it is shared or not); and (iv) cost–benefit analysis (cost of protection vs. risk of misuse). Lastly, borrowing from triage in emergency medicine, we propose a geodata triage process as a possible method for practitioners to identify, prioritize, and mitigate these four group-privacy harms

Does Image Anonymization Impact Computer Vision Training?

Image anonymization is widely adapted in practice to comply with privacy regulations in many regions. However, anonymization often degrades the quality of the data, reducing its utility for computer vision development. In this paper, we investigate the impact of image anonymization for training computer vision models on key computer vision tasks (detection, instance segmentation, and pose estimation). Specifically, we benchmark the recognition drop on common detection datasets, where we evaluate both traditional and realistic anonymization for faces and full bodies. Our comprehensive experiments reflect that traditional image anonymization substantially impacts final model performance, particularly when anonymizing the full body. Furthermore, we find that realistic anonymization can mitigate this decrease in performance, where our experiments reflect a minimal performance drop for face anonymization. Our study demonstrates that realistic anonymization can enable privacy-preserving computer vision development with minimal performance degradation across a range of important computer vision benchmarks.Comment: Accepted at CVPR Workshop on Autonomous Driving 202

Anonymization for Skeleton Action Recognition

Skeleton-based action recognition attracts practitioners and researchers due to the lightweight, compact nature of datasets. Compared with RGB-video-based action recognition, skeleton-based action recognition is a safer way to protect the privacy of subjects while having competitive recognition performance. However, due to improvements in skeleton estimation algorithms as well as motion- and depth-sensors, more details of motion characteristics can be preserved in the skeleton dataset, leading to potential privacy leakage. To investigate the potential privacy leakage from skeleton datasets, we first train a classifier to categorize sensitive private information from trajectories of joints. Our preliminary experiments show that the gender classifier achieves 87% accuracy on average and the re-identification task achieves 80% accuracy on average for three baseline models: Shift-GCN, MS-G3D, and 2s-AGCN. We propose an adversarial anonymization algorithm to protect potential privacy leakage from the skeleton dataset. Experimental results show that an anonymized dataset can reduce the risk of privacy leakage while having marginal effects on action recognition performance

Semantic Foreground Inpainting from Weak Supervision

Semantic scene understanding is an essential task for self-driving vehicles and mobile robots. In our work, we aim to estimate a semantic segmentation map, in which the foreground objects are removed and semantically inpainted with background classes, from a single RGB image. This semantic foreground inpainting task is performed by a single-stage convolutional neural network (CNN) that contains our novel max-pooling as inpainting (MPI) module, which is trained with weak supervision, i.e., it does not require manual background annotations for the foreground regions to be inpainted. Our approach is inherently more efficient than the previous two-stage state-of-the-art method, and outperforms it by a margin of 3% IoU for the inpainted foreground regions on Cityscapes. The performance margin increases to 6% IoU, when tested on the unseen KITTI dataset. The code and the manually annotated datasets for testing are shared with the research community at https://github.com/Chenyang-Lu/semantic-foreground-inpainting.Comment: RA-L and ICRA'2

An Orientation & Mobility Aid for People with Visual Impairments

Orientierung&Mobilität (O&M) umfasst eine Reihe von Techniken für Menschen mit Sehschädigungen, die ihnen helfen, sich im Alltag zurechtzufinden. Dennoch benötigen sie einen umfangreichen und sehr aufwendigen Einzelunterricht mit O&M Lehrern, um diese Techniken in ihre täglichen Abläufe zu integrieren. Während einige dieser Techniken assistive Technologien benutzen, wie zum Beispiel den Blinden-Langstock, Points of Interest Datenbanken oder ein Kompass gestütztes Orientierungssystem, existiert eine unscheinbare Kommunikationslücke zwischen verfügbaren Hilfsmitteln und Navigationssystemen. In den letzten Jahren sind mobile Rechensysteme, insbesondere Smartphones, allgegenwärtig geworden. Dies eröffnet modernen Techniken des maschinellen Sehens die Möglichkeit, den menschlichen Sehsinn bei Problemen im Alltag zu unterstützen, die durch ein nicht barrierefreies Design entstanden sind. Dennoch muss mit besonderer Sorgfalt vorgegangen werden, um dabei nicht mit den speziellen persönlichen Kompetenzen und antrainierten Verhaltensweisen zu kollidieren, oder schlimmstenfalls O&M Techniken sogar zu widersprechen. In dieser Dissertation identifizieren wir eine räumliche und systembedingte Lücke zwischen Orientierungshilfen und Navigationssystemen für Menschen mit Sehschädigung. Die räumliche Lücke existiert hauptsächlich, da assistive Orientierungshilfen, wie zum Beispiel der Blinden-Langstock, nur dabei helfen können, die Umgebung in einem limitierten Bereich wahrzunehmen, während Navigationsinformationen nur sehr weitläufig gehalten sind. Zusätzlich entsteht diese Lücke auch systembedingt zwischen diesen beiden Komponenten — der Blinden-Langstock kennt die Route nicht, während ein Navigationssystem nahegelegene Hindernisse oder O&M Techniken nicht weiter betrachtet. Daher schlagen wir verschiedene Ansätze zum Schließen dieser Lücke vor, um die Verbindung und Kommunikation zwischen Orientierungshilfen und Navigationsinformationen zu verbessern und betrachten das Problem dabei aus beiden Richtungen. Um nützliche relevante Informationen bereitzustellen, identifizieren wir zuerst die bedeutendsten Anforderungen an assistive Systeme und erstellen einige Schlüsselkonzepte, die wir bei unseren Algorithmen und Prototypen beachten. Existierende assistive Systeme zur Orientierung basieren hauptsächlich auf globalen Navigationssatellitensystemen. Wir versuchen, diese zu verbessern, indem wir einen auf Leitlinien basierenden Routing Algorithmus erstellen, der auf individuelle Bedürfnisse anpassbar ist und diese berücksichtigt. Generierte Routen sind zwar unmerklich länger, aber auch viel sicherer, gemäß den in Zusammenarbeit mit O&M Lehrern erstellten objektiven Kriterien. Außerdem verbessern wir die Verfügbarkeit von relevanten georeferenzierten Datenbanken, die für ein derartiges bedarfsgerechtes Routing benötigt werden. Zu diesem Zweck erstellen wir einen maschinellen Lernansatz, mit dem wir Zebrastreifen in Luftbildern erkennen, was auch über Ländergrenzen hinweg funktioniert, und verbessern dabei den Stand der Technik. Um den Nutzen von Mobilitätsassistenz durch maschinelles Sehen zu optimieren, erstellen wir O&M Techniken nachempfundene Ansätze, um die räumliche Wahrnehmung der unmittelbaren Umgebung zu erhöhen. Zuerst betrachten wir dazu die verfügbare Freifläche und informieren auch über mögliche Hindernisse. Weiterhin erstellen wir einen neuartigen Ansatz, um die verfügbaren Leitlinien zu erkennen und genau zu lokalisieren, und erzeugen virtuelle Leitlinien, welche Unterbrechungen überbrücken und bereits frühzeitig Informationen über die nächste Leitlinie bereitstellen. Abschließend verbessern wir die Zugänglichkeit von Fußgängerübergängen, insbesondere Zebrastreifen und Fußgängerampeln, mit einem Deep Learning Ansatz. Um zu analysieren, ob unsere erstellten Ansätze und Algorithmen einen tatsächlichen Mehrwert für Menschen mit Sehschädigung erzeugen, vollziehen wir ein kleines Wizard-of-Oz-Experiment zu unserem bedarfsgerechten Routing — mit einem sehr ermutigendem Ergebnis. Weiterhin führen wir eine umfangreichere Studie mit verschiedenen Komponenten und dem Fokus auf Fußgängerübergänge durch. Obwohl unsere statistischen Auswertungen nur eine geringfügige Verbesserung aufzeigen, beeinflußt durch technische Probleme mit dem ersten Prototypen und einer zu geringen Eingewöhnungszeit der Probanden an das System, bekommen wir viel versprechende Kommentare von fast allen Studienteilnehmern. Dies zeigt, daß wir bereits einen wichtigen ersten Schritt zum Schließen der identifizierten Lücke geleistet haben und Orientierung&Mobilität für Menschen mit Sehschädigung damit verbessern konnten