Traffic Signs Recognition by Means of Machine Learning Approach

Táto práca skúma metódy rozpoznávania dopravných značiek. Implementovaný prístup využíval strojové učenie založené na konvolučných neurónových sieťach. V rámci tejto práce bola zistená závislosť úspešnosti neurónovej siete od počtu konvolučných vrstiev.Výsledná neurónová sieť bola testovaná na datasete GTSRB a na datasete vytvoreným autorom.This thesis researches methods of traffic sign recognition using various approaches. Technique based on machine learning utilizing convolutional neural networks was selected forfurther implementation. Influence of number of convolutional layers on neural network’s performance is studied. The resulting network is tested on German Traffic Sign Recognition Benchmark and author’s dataset.

Learning error-correcting representations for multi-class problems

[eng] Real life is full of multi-class decision tasks. In the Pattern Recognition field, several method- ologies have been proposed to deal with binary problems obtaining satisfying results in terms of performance. However, the extension of very powerful binary classifiers to the multi-class case is a complex task. The Error-Correcting Output Codes framework has demonstrated to be a very powerful tool to combine binary classifiers to tackle multi-class problems. However, most of the combinations of binary classifiers in the ECOC framework overlook the underlay- ing structure of the multi-class problem. In addition, is still unclear how the Error-Correction of an ECOC design is distributed among the different classes. In this dissertation, we are interested in tackling critic problems of the ECOC framework, such as the definition of the number of classifiers to tackle a multi-class problem, how to adapt the ECOC coding to multi-class data and how to distribute error-correction among different pairs of categories. In order to deal with this issues, this dissertation describes several proposals. 1) We define a new representation for ECOC coding matrices that expresses the pair-wise codeword separability and allows for a deeper understanding of how error-correction is distributed among classes. 2) We study the effect of using a logarithmic number of binary classifiers to treat the multi-class problem in order to obtain very efficient models. 3) In order to search for very compact ECOC coding matrices that take into account the distribution of multi-class data we use Genetic Algorithms that take into account the constraints of the ECOC framework. 4) We propose a discrete factorization algorithm that finds an ECOC configuration that allocates the error-correcting capabilities to those classes that are more prone to errors. The proposed methodologies are evaluated on different real and synthetic data sets: UCI Machine Learning Repository, handwriting symbols, traffic signs from a Mobile Mapping System, and Human Pose Recovery. The results of this thesis show that significant perfor- mance improvements are obtained on traditional coding ECOC designs when the proposed ECOC coding designs are taken into account. [[spa] En la vida cotidiana las tareas de decisión multi-clase surgen constantemente. En el campo de Reconocimiento de Patrones muchos métodos de clasificación binaria han sido propuestos obteniendo resultados altamente satisfactorios en términos de rendimiento. Sin embargo, la extensión de estos sofisticados clasificadores binarios al contexto multi-clase es una tarea compleja. En este ámbito, las estrategias de Códigos Correctores de Errores (CCEs) han demostrado ser una herramienta muy potente para tratar la combinación de clasificadores binarios. No obstante, la mayoría de arquitecturas de combinación de clasificadores binarios negligen la estructura del problema multi-clase. Sin embargo, el análisis de la distribución de corrección de errores entre clases es aún un problema abierto. En esta tesis doctoral, nos centramos en tratar problemas críticos de los códigos correctores de errores; la definición del número de clasificadores necesarios para tratar un problema multi-clase arbitrario; la adaptación de los problemas binarios al problema multi-clase y cómo distribuir la corrección de errores entre clases. Para dar respuesta a estas cuestiones, en esta tesis doctoral describimos varias propuestas. 1) Definimos una nueva representación para CCEs que expresa la separabilidad entre pares de códigos y nos permite una mejor comprensión de cómo se distribuye la corrección de errores entre distintas clases. 2) Estudiamos el efecto de usar un número logarítmico de clasificadores binarios para tratar el problema multi-clase con el objetivo de obtener modelos muy eficientes. 3) Con el objetivo de encontrar modelos muy eficientes que tienen en cuenta la estructura del problema multi-clase utilizamos algoritmos genéticos que tienen en cuenta las restricciones de los ECCs. 4) Pro- ponemos un algoritmo de factorización de matrices discreta que encuentra ECCs con una configuración que distribuye corrección de error a aquellas categorías que son más propensas a tener errores. Las metodologías propuestas son evaluadas en distintos problemas reales y sintéticos como por ejemplo: Repositorio UCI de Aprendizaje Automático, reconocimiento de símbolos escritos, clasificación de señales de tráfico y reconocimiento de la pose humana. Los resultados obtenidos en esta tesis muestran mejoras significativas en rendimiento comparados con los diseños tradiciones de ECCs cuando las distintas propuestas se tienen en cuenta

Reconnaissance d'objets multiclasses pour des applications d'aide à la conduite et de vidéo surveillance

Co-encadrement de la thèse : Bogdan StanciulescuPedestrian Detection and Traffic Sign Recognition (TSR) are important components of an Advanced Driver Assistance System (ADAS). This thesis presents two methods for eliminating false alarms in pedestrian detection applications and a novel three stage approach for TSR. Our TSR approch consists of a color segmentation, a shape detection and a content classification phase. The red color enhancement is improved by using an adaptive threshold. The performance of the K-d tree is augmented by introducing a spatial weighting. The Random Forests yield a classification accuracy of 97% on the German Traffic Sign Recognition Benchmark. Moreover, the processing and memory requirements are reduced by employing a feature space reduction. The classifiers attain an equally high classification rate using only a fraction of the feature dimension, selected using the Random Forest or Fisher's Criterion. This technique is also validated on two different multiclass benchmarks: ETH80 and Caltech 101. Further, in a static camera video surveillance application, the immobile false positives, such as trees and poles, are eliminated using the correlation measure over several frames. The recurring false alarms in the pedestrian detection in the scope of an embedded ADAS application are removed using a complementary tree filter.La détection de piétons et la reconnaissance des panneaux routiers sont des fonctions importantes des systèmes d'aide à la conduite (anglais : Advanced Driver Assistance System - ADAS). Une nouvelle approche pour la reconnaissance des panneaux et deux méthodes d'élimination de fausses alarmes dans des applications de détection de piétons sont présentées dans cette thèse. Notre approche de reconnaissance de panneaux consiste en trois phases: une segmentation de couleurs, une détection de formes et une classification du contenu. Le color enhancement des régions rouges est amélioré en introduisant un seuil adaptatif. Dans la phase de classification, la performance du K-d tree est augmentée en utilisant un poids spatial. Les Random Forests obtiennent un taux de classification de 97% sur le benchmark allemand de la reconnaissance des panneaux routiers (German Traffic Sign Recognition Benchmark). Les besoins en mémoire et calcul sont réduits en employant une réduction de la dimension des caractéristiques. Les classifieurs atteignent un taux de classification aussi haut qu'avec une fraction de la dimension des caractéristiques, selectionée en utilisant des Random Forests ou Fisher's Crtierion. Cette technique est validée sur deux benchmarks d'images multiclasses : ETH80 et Caltech 101. Dans une application de vidéo surveillance avec des caméras statiques, les fausses alarmes des objets fixes, comme les arbres et les lampadaires, sont éliminées avec la corrélation sur plusieurs trames. Les fausses alarmes récurrentes sont supprimées par un filtre complémentaire en forme d'arbre

Usage of convolutional neural network ensemble for traffic sign recognition

Предлагается для распознавания дорожных знаков использовать ансамбль сверточных нейронных сетей, который является модификацией робастного метода распознавания на основе нейронных сетей глубокого обучения. Данный ансамбль повышает скорость работы робастного метода распознавания, а также позволяет увеличить быстродействие с сохранением высокой точности распознавания за счет удаления из набора данных значений, которые не представляют полезной нагрузки