Graphonomics and your Brain on Art, Creativity and Innovation : Proceedings of the 19th International Graphonomics Conference (IGS 2019 – Your Brain on Art)

[Italiano]: “Grafonomia e cervello su arte, creatività e innovazione”. Un forum internazionale per discutere sui recenti progressi nell'interazione tra arti creative, neuroscienze, ingegneria, comunicazione, tecnologia, industria, istruzione, design, applicazioni forensi e mediche. I contributi hanno esaminato lo stato dell'arte, identificando sfide e opportunità, e hanno delineato le possibili linee di sviluppo di questo settore di ricerca. I temi affrontati includono: strategie integrate per la comprensione dei sistemi neurali, affettivi e cognitivi in ambienti realistici e complessi; individualità e differenziazione dal punto di vista neurale e comportamentale; neuroaesthetics (uso delle neuroscienze per spiegare e comprendere le esperienze estetiche a livello neurologico); creatività e innovazione; neuro-ingegneria e arte ispirata dal cervello, creatività e uso di dispositivi di mobile brain-body imaging (MoBI) indossabili; terapia basata su arte creativa; apprendimento informale; formazione; applicazioni forensi. / [English]: “Graphonomics and your brain on art, creativity and innovation”. A single track, international forum for discussion on recent advances at the intersection of the creative arts, neuroscience, engineering, media, technology, industry, education, design, forensics, and medicine. The contributions reviewed the state of the art, identified challenges and opportunities and created a roadmap for the field of graphonomics and your brain on art. The topics addressed include: integrative strategies for understanding neural, affective and cognitive systems in realistic, complex environments; neural and behavioral individuality and variation; neuroaesthetics (the use of neuroscience to explain and understand the aesthetic experiences at the neurological level); creativity and innovation; neuroengineering and brain-inspired art, creative concepts and wearable mobile brain-body imaging (MoBI) designs; creative art therapy; informal learning; education; forensics

Exploiting Spatio-Temporal Coherence for Video Object Detection in Robotics

This paper proposes a method to enhance video object detection for indoor environments in robotics. Concretely, it exploits knowledge about the camera motion between frames to propagate previously detected objects to successive frames. The proposal is rooted in the concepts of planar homography to propose regions of interest where to find objects, and recursive Bayesian filtering to integrate observations over time. The proposal is evaluated on six virtual, indoor environments, accounting for the detection of nine object classes over a total of ∼ 7k frames. Results show that our proposal improves the recall and the F1-score by a factor of 1.41 and 1.27, respectively, as well as it achieves a significant reduction of the object categorization entropy (58.8%) when compared to a two-stage video object detection method used as baseline, at the cost of small time overheads (120 ms) and precision loss (0.92).</p

Biometric Systems

Because of the accelerating progress in biometrics research and the latest nation-state threats to security, this book's publication is not only timely but also much needed. This volume contains seventeen peer-reviewed chapters reporting the state of the art in biometrics research: security issues, signature verification, fingerprint identification, wrist vascular biometrics, ear detection, face detection and identification (including a new survey of face recognition), person re-identification, electrocardiogram (ECT) recognition, and several multi-modal systems. This book will be a valuable resource for graduate students, engineers, and researchers interested in understanding and investigating this important field of study

Drawing, Handwriting Processing Analysis: New Advances and Challenges

International audienceDrawing and handwriting are communicational skills that are fundamental in geopolitical, ideological and technological evolutions of all time. drawingand handwriting are still useful in defining innovative applications in numerous fields. In this regard, researchers have to solve new problems like those related to the manner in which drawing and handwriting become an efficient way to command various connected objects; or to validate graphomotor skills as evident and objective sources of data useful in the study of human beings, their capabilities and their limits from birth to decline

Generalized multi-stream hidden Markov models.

For complex classification systems, data is usually gathered from multiple sources of information that have varying degree of reliability. In fact, assuming that the different sources have the same relevance in describing all the data might lead to an erroneous behavior. The classification error accumulates and can be more severe for temporal data where each sample is represented by a sequence of observations. Thus, there is compelling evidence that learning algorithms should include a relevance weight for each source of information (stream) as a parameter that needs to be learned. In this dissertation, we assumed that the multi-stream temporal data is generated by independent and synchronous streams. Using this assumption, we develop, implement, and test multi- stream continuous and discrete hidden Markov model (HMM) algorithms. For the discrete case, we propose two new approaches to generalize the baseline discrete HMM. The first one combines unsupervised learning, feature discrimination, standard discrete HMMs and weighted distances to learn the codebook with feature-dependent weights for each symbol. The second approach consists of modifying the HMM structure to include stream relevance weights, generalizing the standard discrete Baum-Welch learning algorithm, and deriving the necessary conditions to optimize all model parameters simultaneously. We also generalize the minimum classification error (MCE) discriminative training algorithm to include stream relevance weights. For the continuous HMM, we introduce a. new approach that integrates the stream relevance weights in the objective function. Our approach is based on the linearization of the probability density function. Two variations are proposed: the mixture and state level variations. As in the discrete case, we generalize the continuous Baum-Welch learning algorithm to accommodate these changes, and we derive the necessary conditions for updating the model parameters. We also generalize the MCE learning algorithm to derive the necessary conditions for the model parameters\u27 update. The proposed discrete and continuous HMM are tested on synthetic data sets. They are also validated on various applications including Australian Sign Language, audio classification, face classification, and more extensively on the problem of landmine detection using ground penetrating radar data. For all applications, we show that considerable improvement can be achieved compared to the baseline HMM and the existing multi-stream HMM algorithms

Pattern Recognition

A wealth of advanced pattern recognition algorithms are emerging from the interdiscipline between technologies of effective visual features and the human-brain cognition process. Effective visual features are made possible through the rapid developments in appropriate sensor equipments, novel filter designs, and viable information processing architectures. While the understanding of human-brain cognition process broadens the way in which the computer can perform pattern recognition tasks. The present book is intended to collect representative researches around the globe focusing on low-level vision, filter design, features and image descriptors, data mining and analysis, and biologically inspired algorithms. The 27 chapters coved in this book disclose recent advances and new ideas in promoting the techniques, technology and applications of pattern recognition

Pattern Recognition

Pattern recognition is a very wide research field. It involves factors as diverse as sensors, feature extraction, pattern classification, decision fusion, applications and others. The signals processed are commonly one, two or three dimensional, the processing is done in real- time or takes hours and days, some systems look for one narrow object class, others search huge databases for entries with at least a small amount of similarity. No single person can claim expertise across the whole field, which develops rapidly, updates its paradigms and comprehends several philosophical approaches. This book reflects this diversity by presenting a selection of recent developments within the area of pattern recognition and related fields. It covers theoretical advances in classification and feature extraction as well as application-oriented works. Authors of these 25 works present and advocate recent achievements of their research related to the field of pattern recognition

Contributions to the content-based image retrieval using pictorial queries

Descripció del recurs: el 02 de novembre de 2010L'accés massiu a les càmeres digitals, els ordinadors personals i a Internet, ha propiciat la creació de grans volums de dades en format digital. En aquest context, cada vegada adquireixen major rellevància totes aquelles eines dissenyades per organitzar la informació i facilitar la seva cerca. Les imatges són un cas particular de dades que requereixen tècniques específiques de descripció i indexació. L'àrea de la visió per computador encarregada de l'estudi d'aquestes tècniques rep el nom de Recuperació d'Imatges per Contingut, en anglès Content-Based Image Retrieval (CBIR). Els sistemes de CBIR no utilitzen descripcions basades en text sinó que es basen en característiques extretes de les pròpies imatges. En contrast a les més de 6000 llengües parlades en el món, les descripcions basades en característiques visuals representen una via d'expressió universal. La intensa recerca en el camp dels sistemes de CBIR s'ha aplicat en àrees de coneixement molt diverses. Així doncs s'han desenvolupat aplicacions de CBIR relacionades amb la medicina, la protecció de la propietat intel·lectual, el periodisme, el disseny gràfic, la cerca d'informació en Internet, la preservació dels patrimoni cultural, etc. Un dels punts importants d'una aplicació de CBIR resideix en el disseny de les funcions de l'usuari. L'usuari és l'encarregat de formular les consultes a partir de les quals es fa la cerca de les imatges. Nosaltres hem centrat l'atenció en aquells sistemes en què la consulta es formula a partir d'una representació pictòrica. Hem plantejat una taxonomia dels sistemes de consulta en composada per quatre paradigmes diferents: Consulta-segons-Selecció, Consulta-segons-Composició-Icònica, Consulta-segons-Esboç i Consulta-segons-Il·lustració. Cada paradigma incorpora un nivell diferent en el potencial expressiu de l'usuari. Des de la simple selecció d'una imatge, fins a la creació d'una il·lustració en color, l'usuari és qui pren el control de les dades d'entrada del sistema. Al llarg dels capítols d'aquesta tesi hem analitzat la influència que cada paradigma de consulta exerceix en els processos interns d'un sistema de CBIR. D'aquesta manera també hem proposat un conjunt de contribucions que hem exemplificat des d'un punt de vista pràctic mitjançant una aplicació final

Contributions to the Content-Based Image Retrieval Using Pictorial Queris

L'accés massiu a les càmeres digitals, els ordinadors personals i a Internet, ha propiciat la creació de grans volums de dades en format digital. En aquest context, cada vegada adquireixen major rellevància totes aquelles eines dissenyades per organitzar la informació i facilitar la seva cerca.Les imatges són un cas particular de dades que requereixen tècniques específiques de descripció i indexació. L'àrea de la visió per computador encarregada de l'estudi d'aquestes tècniques rep el nom de Recuperació d'Imatges per Contingut, en anglès Content-Based Image Retrieval (CBIR). Els sistemes de CBIR no utilitzen descripcions basades en text sinó que es basen en característiques extretes de les pròpies imatges. En contrast a les més de 6000 llengües parlades en el món, les descripcions basades en característiques visuals representen una via d'expressió universal.La intensa recerca en el camp dels sistemes de CBIR s'ha aplicat en àrees de coneixement molt diverses. Així doncs s'han desenvolupat aplicacions de CBIR relacionades amb la medicina, la protecció de la propietat intel·lectual, el periodisme, el disseny gràfic, la cerca d'informació en Internet, la preservació dels patrimoni cultural, etc. Un dels punts importants d'una aplicació de CBIR resideix en el disseny de les funcions de l'usuari. L'usuari és l'encarregat de formular les consultes a partir de les quals es fa la cerca de les imatges. Nosaltres hem centrat l'atenció en aquells sistemes en què la consulta es formula a partir d'una representació pictòrica. Hem plantejat una taxonomia dels sistemes de consulta en composada per quatre paradigmes diferents: Consulta-segons-Selecció, Consulta-segons-Composició-Icònica, Consulta-segons-Esboç i Consulta-segons-Il·lustració. Cada paradigma incorpora un nivell diferent en el potencial expressiu de l'usuari. Des de la simple selecció d'una imatge, fins a la creació d'una il·lustració en color, l'usuari és qui pren el control de les dades d'entrada del sistema. Al llarg dels capítols d'aquesta tesi hem analitzat la influència que cada paradigma de consulta exerceix en els processos interns d'un sistema de CBIR. D'aquesta manera també hem proposat un conjunt de contribucions que hem exemplificat des d'un punt de vista pràctic mitjançant una aplicació final