Computer vision in target pursuit using a UAV

Research in target pursuit using Unmanned Aerial Vehicle (UAV) has gained attention in recent years, this is primarily due to decrease in cost and increase in demand of small UAVs in many sectors. In computer vision, target pursuit is a complex problem as it involves the solving of many sub-problems which are typically concerned with the detection, tracking and following of the object of interest. At present, the majority of related existing methods are developed using computer simulation with the assumption of ideal environmental factors, while the remaining few practical methods are mainly developed to track and follow simple objects that contain monochromatic colours with very little texture variances. Current research in this topic is lacking of practical vision based approaches. Thus the aim of this research is to fill the gap by developing a real-time algorithm capable of following a person continuously given only a photo input. As this research considers the whole procedure as an autonomous system, therefore the drone is activated automatically upon receiving a photo of a person through Wi-Fi. This means that the whole system can be triggered by simply emailing a single photo from any device anywhere. This is done by first implementing image fetching to automatically connect to WIFI, download the image and decode it. Then, human detection is performed to extract the template from the upper body of the person, the intended target is acquired using both human detection and template matching. Finally, target pursuit is achieved by tracking the template continuously while sending the motion commands to the drone. In the target pursuit system, the detection is mainly accomplished using a proposed human detection method that is capable of detecting, extracting and segmenting the human body figure robustly from the background without prior training. This involves detecting face, head and shoulder separately, mainly using gradient maps. While the tracking is mainly accomplished using a proposed generic and non-learning template matching method, this involves combining intensity template matching with colour histogram model and employing a three-tier system for template management. A flight controller is also developed, it supports three types of controls: keyboard, mouse and text messages. Furthermore, the drone is programmed with three different modes: standby, sentry and search. To improve the detection and tracking of colour objects, this research has also proposed several colour related methods. One of them is a colour model for colour detection which consists of three colour components: hue, purity and brightness. Hue represents the colour angle, purity represents the colourfulness and brightness represents intensity. It can be represented in three different geometric shapes: sphere, hemisphere and cylinder, each of these shapes also contains two variations. Experimental results have shown that the target pursuit algorithm is capable of identifying and following the target person robustly given only a photo input. This can be evidenced by the live tracking and mapping of the intended targets with different clothing in both indoor and outdoor environments. Additionally, the various methods developed in this research could enhance the performance of practical vision based applications especially in detecting and tracking of objects

Learning from human-robot interaction

En los últimos años cada vez es más frecuente ver robots en los hogares. La robótica está cada vez más presente en muchos aspectos de nuestras vidas diarias, en aparatos de asistencia doméstica, coches autónomos o asistentes personales. La interacción entre estos robots asistentes y los usuarios es uno de los aspectos clave en la robótica de servicio. Esta interacción necesita ser cómoda e intuitiva para que sea efectiva su utilización. Estas interacciones con los usuarios son necesarias para que el robot aprenda y actualice de manera natural tanto su modelo del mundo como sus capacidades. Dentro de los sistemas roboticos de servicio, hay muchos componentes que son necesarios para su buen funcionamiento. Esta tesis esta centrada en el sistema de percepción visual de dichos sistemas.Para los humanos la percepción visual es uno de los componentes más esenciales, permitiendo tareas como reconocimiento de objetos u otras personas, o estimación de información 3D. Los grandes logros obtenidos en los últimos años en tareas de reconocimiento automático utilizan los enfoques basados en aprendizaje automático, en particular técnicas de deep learning. La mayoría de estos trabajos actuales se centran en modelos entrenados 'a priori' en un conjunto de datos muy grandes. Sin embargo, estos modelos, aunque entrenados en una gran cantidad de datos, no pueden, en general, hacer frente a los retos que aparecen al tratar con datos reales en entornos domésticos. Por ejemplo, es frecuente que se de el caso de tener nuevos objetos que no existían durante el entrenamiento de los modelos. Otro reto viene de la dispersión de los objetos, teniendo objetos que aparecen muy raramente y por lo tanto habia muy pocos, o ningún, ejemplos en los datos de entenamiento disponibles al crear el modelo.Esta tesis se ha desarrollado dentro del contexto del proyecto IGLU (Interactive Grounded Language Understanding). Dentro del proyecto y sus objetivos, el objetivo principal de esta Tesis doctoral es investigar métodos novedosos para que un robot aprenda de manera incremental mediante la interacción multimodal con el usuario.Desarrollando dicho objetivo principal, los principales trabajos desarrollados durante esta tesis han sido:-Crear un benchmark más adecuado para las tareas de aprendizaje mediante la interacción natural de usuario y robot. Por ejemplo, la mayoría de los datasets para la tarea de reconocimiento de objetos se centra en fotos de diferentes escenarios con múltiples clases por foto. Es necesario un dataset que combine interacción usuario robot con aprendizaje de objetos.-Mejorar sistemas existentes de aprendizaje de objetos y adecuarlos para aprendizaje desde la interacción multimodal humana. Los trabajos de detección de objetos se focalizan en detectar todos los objetos aprendidos en una imagen. Nuestro objetivo es usar la interacción para encontrar el objeto de referencia y aprenderlo incrementalmente.-Desarrollar métodos de aprendizaje incremental que se puedan utilizar en escenarios incrementales, p.e., la aparición de una nueva clase de objeto o cambios a lo largo del tiempo dentro de una clase objetos. Nuestro objetivo es diseñar un sistema que pueda aprender clases desde cero y que pueda actualizar los datos cuando estos aparecen.-Crear un completo prototipo para el aprendizaje incremental y multimodal usando la interacción humana-robot. Se necesita realizar la integración de los distintos métodos desarrollados como parte de los otros objetivos y evaluarlo.<br /

Motorcycles detection using Haar-like features and Support Vector Machine on CCTV camera image

Traffic monitoring system allows operators to monitor and analyze each traffic point via CCTV camera. However, it is difficult to monitor each traffic point all the time. This problem leads to the development of intelligent traffic monitoring system using computer vision technology which one of the features is vehicle detection. Vehicle detection still poses a challenge especially when dealing with motorcycles that occupy the majority of the road in Indonesia. In this research, a motorcycle detection method using Haar-like features and Support Vector Machine (SVM) on CCTV camera image is proposed. A set of preprocessing procedure is performed on the input image before Haar-like features extraction. The features then classified using trained SVM model via sliding window technique to detect motorcycles. The test result shows 0.0 log average miss rate and 0.9 average precision. From the low miss rate and high precision, the proposed method shows promising solution in detecting motorcycle from CCTV camera image