K-Space at TRECVid 2007

In this paper we describe K-Space participation in TRECVid 2007. K-Space participated in two tasks, high-level feature extraction and interactive search. We present our approaches for each of these activities and provide a brief analysis of our results. Our high-level feature submission utilized multi-modal low-level features which included visual, audio and temporal elements. Specific concept detectors (such as Face detectors) developed by K-Space partners were also used. We experimented with different machine learning approaches including logistic regression and support vector machines (SVM). Finally we also experimented with both early and late fusion for feature combination. This year we also participated in interactive search, submitting 6 runs. We developed two interfaces which both utilized the same retrieval functionality. Our objective was to measure the effect of context, which was supported to different degrees in each interface, on user performance. The first of the two systems was a ‘shot’ based interface, where the results from a query were presented as a ranked list of shots. The second interface was ‘broadcast’ based, where results were presented as a ranked list of broadcasts. Both systems made use of the outputs of our high-level feature submission as well as low-level visual features

Video metadata extraction in a videoMail system

Currently the world swiftly adapts to visual communication. Online services like YouTube and Vine show that video is no longer the domain of broadcast television only. Video is used for different purposes like entertainment, information, education or communication. The rapid growth of today’s video archives with sparsely available editorial data creates a big problem of its retrieval. The humans see a video like a complex interplay of cognitive concepts. As a result there is a need to build a bridge between numeric values and semantic concepts. This establishes a connection that will facilitate videos’ retrieval by humans. The critical aspect of this bridge is video annotation. The process could be done manually or automatically. Manual annotation is very tedious, subjective and expensive. Therefore automatic annotation is being actively studied. In this thesis we focus on the multimedia content automatic annotation. Namely the use of analysis techniques for information retrieval allowing to automatically extract metadata from video in a videomail system. Furthermore the identification of text, people, actions, spaces, objects, including animals and plants. Hence it will be possible to align multimedia content with the text presented in the email message and the creation of applications for semantic video database indexing and retrieving

Plant Seed Identification

Plant seed identification is routinely performed for seed certification in seed trade, phytosanitary certification for the import and export of agricultural commodities, and regulatory monitoring, surveillance, and enforcement. Current identification is performed manually by seed analysts with limited aiding tools. Extensive expertise and time is required, especially for small, morphologically similar seeds. Computers are, however, especially good at recognizing subtle differences that humans find difficult to perceive. In this thesis, a 2D, image-based computer-assisted approach is proposed. The size of plant seeds is extremely small compared with daily objects. The microscopic images of plant seeds are usually degraded by defocus blur due to the high magnification of the imaging equipment. It is necessary and beneficial to differentiate the in-focus and blurred regions given that only sharp regions carry distinctive information usually for identification. If the object of interest, the plant seed in this case, is in- focus under a single image frame, the amount of defocus blur can be employed as a cue to separate the object and the cluttered background. If the defocus blur is too strong to obscure the object itself, sharp regions of multiple image frames acquired at different focal distance can be merged together to make an all-in-focus image. This thesis describes a novel non-reference sharpness metric which exploits the distribution difference of uniform LBP patterns in blurred and non-blurred image regions. It runs in realtime on a single core cpu and responses much better on low contrast sharp regions than the competitor metrics. Its benefits are shown both in defocus segmentation and focal stacking. With the obtained all-in-focus seed image, a scale-wise pooling method is proposed to construct its feature representation. Since the imaging settings in lab testing are well constrained, the seed objects in the acquired image can be assumed to have measureable scale and controllable scale variance. The proposed method utilizes real pixel scale information and allows for accurate comparison of seeds across scales. By cross-validation on our high quality seed image dataset, better identification rate (95%) was achieved compared with pre- trained convolutional-neural-network-based models (93.6%). It offers an alternative method for image based identification with all-in-focus object images of limited scale variance. The very first digital seed identification tool of its kind was built and deployed for test in the seed laboratory of Canadian food inspection agency (CFIA). The proposed focal stacking algorithm was employed to create all-in-focus images, whereas scale-wise pooling feature representation was used as the image signature. Throughput, workload, and identification rate were evaluated and seed analysts reported significantly lower mental demand (p = 0.00245) when using the provided tool compared with manual identification. Although the identification rate in practical test is only around 50%, I have demonstrated common mistakes that have been made in the imaging process and possible ways to deploy the tool to improve the recognition rate

Multimedia Forensics

This book is open access. Media forensics has never been more relevant to societal life. Not only media content represents an ever-increasing share of the data traveling on the net and the preferred communications means for most users, it has also become integral part of most innovative applications in the digital information ecosystem that serves various sectors of society, from the entertainment, to journalism, to politics. Undoubtedly, the advances in deep learning and computational imaging contributed significantly to this outcome. The underlying technologies that drive this trend, however, also pose a profound challenge in establishing trust in what we see, hear, and read, and make media content the preferred target of malicious attacks. In this new threat landscape powered by innovative imaging technologies and sophisticated tools, based on autoencoders and generative adversarial networks, this book fills an important gap. It presents a comprehensive review of state-of-the-art forensics capabilities that relate to media attribution, integrity and authenticity verification, and counter forensics. Its content is developed to provide practitioners, researchers, photo and video enthusiasts, and students a holistic view of the field

Improving robustness of continuous-gravitational-wave searches against signal-like instrumental artefacts and a concept for an octahedral gravitational-wave detector in space

[no abstract

Intraoperative, Quantitative, and Non-Contact Blood Volume Flow Measurement via Indocyanine Green Fluorescence Angiography

In vielen Fällen unterziehen sich Patienten einer Revaskularisationsoperation wenn sie an einer zerebrovaskulären Erkrankung leiden, die eine Hypoperfusion des Gehirns verursacht. Dieser chirurgische Eingriff wird häufig als offene Operation durchgeführt und hat das Ziel, die Gefäßfunktion, insbesondere den Blutfluss, wiederherzustellen. Hierzu wird eine Anastomose (Verbindung von Arterien) angelegt, um den Fluss zu einem hypoperfundierten Gehirnareal zu erhöhen. In ungefähr 10% der Eingriffe treten nach der Operation Komplikationen auf, die zum Teil auf eine unzureichende Durchflusssteigerung zurückgeführt werden. Daher sollte der Blutfluss intraoperativ überprüft werden, um die Qualität des Eingriffs im Operationssaal zu beurteilen und schnell eingreifen zu können. Damit könnte ein negativer Ausgang für den Patienten verhindert werden. Der derzeitige Stand der Technik in der intraoperativen und quantitativen Blutflussmessung ist die Nutzung der Ultraschall-Transitzeit-Durchflusssonde. Sie gibt einen quantitativen Flusswert an, muss jedoch das Gefäß umschließen. Dies ist einerseits umständlich für den Chirurgen und andererseits birgt es das Risiko von Kontaminationen, Gefäßquetschungen und der Gefäßruptur. Eine alternative Methode ist die Indocyaningrün (ICG) Fluoreszenzangiographie (FA), welche eine kamerabasierte Methode ist. Sie ist der Stand der Technik in der hochauflösenden anatomischen Visualisierung des Situs und kann zusätzlich dem Chirurgen eine qualitative funktionelle Darstellung der Gefäße im Sichtfeld liefern. Der Stand der Wissenschaft zur Quantifizierung des Blutflusses mittels ICG-FA konnten bisher keine verlässlichen Fluss- werte liefern. Die vorliegende Arbeit analysiert und verbessert die Eignung von ICG FA zu Bereitstellung von verlässlichen und quantitativen Blutflusswerten, indem 1. geklärt wird, wie akkurat die Messung durchgeführt werden kann. 2. Methoden zur Verbesserung der Genauigkeit entwickelt werden. 3. die Existenz eines systematischen Fehlers abgeleitet wird. 4. eine Methode zur Kompensation des systematischen Fehlers entwickelt wird. 5. ein Algorithmus zur Verarbeitung der eingehenden Videodaten für eine Ausgabe eines Durchflusswertes bereitgestellt wird. 6. die Validierung der vorgeschlagenen Methoden und des Arbeitsablaufs in einer ex vivo und in vivo Studie durchgeführt wird. Die in dieser Arbeit vorgeschlagene Messung basiert auf dem systemic mean transit time theorem für Systeme mit einem Eingang und einem Ausgang. Um den Fluss zu berechnen müssen die Transitzeit eines ICG-Bolus für eine zu bestimmenden Strecke und die Querschnittsfläche des Gefäßes ermittelt werden. Es wurden Methoden entwickelt, um den Blutvolumenstrom zu messen und um Fehlerquellen bei dieser Messung der einzelnen Parameter zu identifizieren, quantifizieren und reduzieren. Die statistischen Fehler bei der Messung der Transitstrecke und der Transitzeit des ICG- Bolus sowie der Querschnittsfläche des Gefäßes werden in der Forschung oft vernachlässigt. In dieser Arbeit wurden die Fehler mit Hilfe von in silico Modellen quantifiziert. Es zeigte sich, dass der Fehler zu groß für eine zuverlässige Blutflussmessung ist und daher Methoden zu seiner Reduzierung benötigt werden. Um den Fehler bei der Längenmessung deutlich zu reduzieren, wurde eine Methode vorgestellt, welche die diskrete Mittellinie wieder in eine kontinuierliche überführt. Dabei wird der Fehler in der Längenmessung signifikant reduziert und der Fehler von der räumlichen Orientierung der Struktur entkoppelt. In ähnlicher Weise wurde eine Methode vorgestellt, welche die gemessenen diskreten Indikatorverdünnungskurven (IDCs) ebenso in kontinuierliche überführt, um den Fehler in der Laufzeitmessung des ICG-Bolus zu reduzieren. Der propagierte statistische Fehler der Blutflussmessung wurde auf einen akzeptablen und praktikablen Wert von 20 % bis 30 % reduziert. Die Präsenz eines systematischen Fehlers bei der optischen Messung des Blutflusses wurde identifiziert und aus der Definition des Volumenflusses theoretisch abgeleitet. Folgend wird eine Methode zur Kompensation des Fehlers vorgestellt. Im ersten Schritt wird eine Fluid-Strömungssimulation genutzt, um die räumlich-zeitliche Konzentration des ICG in einem Blutgefäß zu berechnen. Anschließend wird die Konzentration an ein neu entwickeltes Fluoreszenz-Monte-Carlo-Multizylinder (FMCMC) Modell übergeben, das die Ausbreitung von Photonen in einem Gefäß simuliert. Dabei wird der Ort der Fluoreszenzereignisse der emittierten Photonen ermittelt und der systematische Fehler bestimmt. Dies ermöglicht die Kompensation des systematischen Fehlers. Es zeigte sich, dass dieser Fehler unabhängig von dem Volumenfluss ist, solange die Strömung laminar ist, aber abhängig vom Durchmesser des Gefäßes und dem Zeitpunkt der Messung. Die Abhängigkeit vom Durchmesser ist reduziert bei Messungen zu einem früheren Zeitpunkt. Daher ist es vorteilhaft, die erste Ankunft des ICG-Bolus zur Bestimmung der Transitzeit zu verwenden, um den Einfluss des Durchmessers auf den Fehler zu verringern und somit die Messung robuster durchzuführen. Um die Genauigkeit der Messung in einem Experiment zu beweisen, wurde ein ex vivo Experiment unter Verwendung von Schweineblut und Kaninchen Aorten konzipiert und durchgeführt. Es zeigte sich, dass der durch den vorgeschlagenen Algorithmus ermittelte Fluss mit der Referenzmessung (einem industriellem Durchflussmesser) übereinstimmt. Die statistische Streuung der gemessenen Flussdaten durch den Algorithmus stimmte mit der zuvor ermittelten statistischen Fehlerspanne überein, was den in silico Ansatz validiert. Es wurde eine retrospektive in vivo Studie an Menschen durchgeführt, die sich einer extrakraniellen-zu-intrakraniellen (EC-IC) Bypass Operation unterzogen hatten. Die Analyse der FA-Daten ergab eine gute Übereinstimmung mit der klinischen Referenzmethode, jedoch mit dem großen Vorteil, dass kein Kontakt zum Gewebe erforderlich war. Zusätzlich wurde gezeigt, dass simultan Flusswerte für mehrere Gefäße im Sichtfeld der Kamera gemessen werden können. Die vorgestellten Ergebnisse sind ein Proof of Concept für die Eignung der vorgestellten intraoperativen, quantitativen und optischen Messung des Blutvolumenstroms mittels ICG FA. Diese Arbeit ebnet den Weg für den klinischen Einsatz dieser Methode in Ergänzung zum aktuellen klinischen Stand der Technik. Sie könnte zukünftig dem Chirurgen eine neuartige Messung des Blutvolumenstroms zur Verfügung stellen und dabei potentiell das Risiko einer Komplikation reduzieren und damit das Wohl der Patienten verbessern

Glosarium Matematika

273 p.; 24 cm

Comprehensive review of vision-based fall detection systems

Vision-based fall detection systems have experienced fast development over the last years. To determine the course of its evolution and help new researchers, the main audience of this paper, a comprehensive revision of all published articles in the main scientific databases regarding this area during the last five years has been made. After a selection process, detailed in the Materials and Methods Section, eighty-one systems were thoroughly reviewed. Their characterization and classification techniques were analyzed and categorized. Their performance data were also studied, and comparisons were made to determine which classifying methods best work in this field. The evolution of artificial vision technology, very positively influenced by the incorporation of artificial neural networks, has allowed fall characterization to become more resistant to noise resultant from illumination phenomena or occlusion. The classification has also taken advantage of these networks, and the field starts using robots to make these systems mobile. However, datasets used to train them lack real-world data, raising doubts about their performances facing real elderly falls. In addition, there is no evidence of strong connections between the elderly and the communities of researchers