Statistical t+2D subband modelling for crowd counting

Counting people automatically in a crowded scenario is important to assess safety and to determine behaviour in surveillance operations. In this paper we propose a new algorithm using the statistics of the spatio-temporal wavelet subbands. A t+2D lifting based wavelet transform is exploited to generate a motion saliency map which is then used to extract novel parametric statical texture features. We compare our approach to existing crowd counting approaches and show improvement on standard benchmark sequences, demonstrating the robustness of the extracted features

Entropy in Image Analysis III

Image analysis can be applied to rich and assorted scenarios; therefore, the aim of this recent research field is not only to mimic the human vision system. Image analysis is the main methods that computers are using today, and there is body of knowledge that they will be able to manage in a totally unsupervised manner in future, thanks to their artificial intelligence. The articles published in the book clearly show such a future

Trennung und Schätzung der Anzahl von Audiosignalquellen mit Zeit- und Frequenzüberlappung

Everyday audio recordings involve mixture signals: music contains a mixture of instruments; in a meeting or conference, there is a mixture of human voices. For these mixtures, automatically separating or estimating the number of sources is a challenging task. A common assumption when processing mixtures in the time-frequency domain is that sources are not fully overlapped. However, in this work we consider some cases where the overlap is severe — for instance, when instruments play the same note (unison) or when many people speak concurrently ("cocktail party") — highlighting the need for new representations and more powerful models. To address the problems of source separation and count estimation, we use conventional signal processing techniques as well as deep neural networks (DNN). We first address the source separation problem for unison instrument mixtures, studying the distinct spectro-temporal modulations caused by vibrato. To exploit these modulations, we developed a method based on time warping, informed by an estimate of the fundamental frequency. For cases where such estimates are not available, we present an unsupervised model, inspired by the way humans group time-varying sources (common fate). This contribution comes with a novel representation that improves separation for overlapped and modulated sources on unison mixtures but also improves vocal and accompaniment separation when used as an input for a DNN model. Then, we focus on estimating the number of sources in a mixture, which is important for real-world scenarios. Our work on count estimation was motivated by a study on how humans can address this task, which lead us to conduct listening experiments, confirming that humans are only able to estimate the number of up to four sources correctly. To answer the question of whether machines can perform similarly, we present a DNN architecture, trained to estimate the number of concurrent speakers. Our results show improvements compared to other methods, and the model even outperformed humans on the same task. In both the source separation and source count estimation tasks, the key contribution of this thesis is the concept of “modulation”, which is important to computationally mimic human performance. Our proposed Common Fate Transform is an adequate representation to disentangle overlapping signals for separation, and an inspection of our DNN count estimation model revealed that it proceeds to find modulation-like intermediate features.Im Alltag sind wir von gemischten Signalen umgeben: Musik besteht aus einer Mischung von Instrumenten; in einem Meeting oder auf einer Konferenz sind wir einer Mischung menschlicher Stimmen ausgesetzt. Für diese Mischungen ist die automatische Quellentrennung oder die Bestimmung der Anzahl an Quellen eine anspruchsvolle Aufgabe. Eine häufige Annahme bei der Verarbeitung von gemischten Signalen im Zeit-Frequenzbereich ist, dass die Quellen sich nicht vollständig überlappen. In dieser Arbeit betrachten wir jedoch einige Fälle, in denen die Überlappung immens ist zum Beispiel, wenn Instrumente den gleichen Ton spielen (unisono) oder wenn viele Menschen gleichzeitig sprechen (Cocktailparty) —, so dass neue Signal-Repräsentationen und leistungsfähigere Modelle notwendig sind. Um die zwei genannten Probleme zu bewältigen, verwenden wir sowohl konventionelle Signalverbeitungsmethoden als auch tiefgehende neuronale Netze (DNN). Wir gehen zunächst auf das Problem der Quellentrennung für Unisono-Instrumentenmischungen ein und untersuchen die speziellen, durch Vibrato ausgelösten, zeitlich-spektralen Modulationen. Um diese Modulationen auszunutzen entwickelten wir eine Methode, die auf Zeitverzerrung basiert und eine Schätzung der Grundfrequenz als zusätzliche Information nutzt. Für Fälle, in denen diese Schätzungen nicht verfügbar sind, stellen wir ein unüberwachtes Modell vor, das inspiriert ist von der Art und Weise, wie Menschen zeitveränderliche Quellen gruppieren (Common Fate). Dieser Beitrag enthält eine neuartige Repräsentation, die die Separierbarkeit für überlappte und modulierte Quellen in Unisono-Mischungen erhöht, aber auch die Trennung in Gesang und Begleitung verbessert, wenn sie in einem DNN-Modell verwendet wird. Im Weiteren beschäftigen wir uns mit der Schätzung der Anzahl von Quellen in einer Mischung, was für reale Szenarien wichtig ist. Unsere Arbeit an der Schätzung der Anzahl war motiviert durch eine Studie, die zeigt, wie wir Menschen diese Aufgabe angehen. Dies hat uns dazu veranlasst, eigene Hörexperimente durchzuführen, die bestätigten, dass Menschen nur in der Lage sind, die Anzahl von bis zu vier Quellen korrekt abzuschätzen. Um nun die Frage zu beantworten, ob Maschinen dies ähnlich gut können, stellen wir eine DNN-Architektur vor, die erlernt hat, die Anzahl der gleichzeitig sprechenden Sprecher zu ermitteln. Die Ergebnisse zeigen Verbesserungen im Vergleich zu anderen Methoden, aber vor allem auch im Vergleich zu menschlichen Hörern. Sowohl bei der Quellentrennung als auch bei der Schätzung der Anzahl an Quellen ist ein Kernbeitrag dieser Arbeit das Konzept der “Modulation”, welches wichtig ist, um die Strategien von Menschen mittels Computern nachzuahmen. Unsere vorgeschlagene Common Fate Transformation ist eine adäquate Darstellung, um die Überlappung von Signalen für die Trennung zugänglich zu machen und eine Inspektion unseres DNN-Zählmodells ergab schließlich, dass sich auch hier modulationsähnliche Merkmale finden lassen

Organising a photograph collection based on human appearance

This thesis describes a complete framework for organising digital photographs in an unsupervised manner, based on the appearance of people captured in the photographs. Organising a collection of photographs manually, especially providing the identities of people captured in photographs, is a time consuming task. Unsupervised grouping of images containing similar persons makes annotating names easier (as a group of images can be named at once) and enables quick search based on query by example. The full process of unsupervised clustering is discussed in this thesis. Methods for locating facial components are discussed and a technique based on colour image segmentation is proposed and tested. Additionally a method based on the Principal Component Analysis template is tested, too. These provide eye locations required for acquiring a normalised facial image. This image is then preprocessed by a histogram equalisation and feathering, and the features of MPEG-7 face recognition descriptor are extracted. A distance measure proposed in the MPEG-7 standard is used as a similarity measure. Three approaches to grouping that use only face recognition features for clustering are analysed. These are modified k-means, single-link and a method based on a nearest neighbour classifier. The nearest neighbour-based technique is chosen for further experiments with fusing information from several sources. These sources are context-based such as events (party, trip, holidays), the ownership of photographs, and content-based such as information about the colour and texture of the bodies of humans appearing in photographs. Two techniques are proposed for fusing event and ownership (user) information with the face recognition features: a Transferable Belief Model (TBM) and three level clustering. The three level clustering is carried out at “event” level, “user” level and “collection” level. The latter technique proves to be most efficient. For combining body information with the face recognition features, three probabilistic fusion methods are tested. These are the average sum, the generalised product and the maximum rule. Combinations are tested within events and within user collections. This work concludes with a brief discussion on extraction of key images for a representation of each cluster