Une nouvelle méthode de Web Usage Mining basée sur une analyse sémiotique du comportement de navigation

International audienceL’objectif de nos travaux est de proposer une méthode d’analyse automatique du comportement des utilisateurs à des fins de prédiction de leur propension à réaliser une action suggérée. Nous proposons dans cet article une nouvelle méthode de Web Usage Mining basée sur une étude sémiotique des styles perceptifs, considérant l’expérience de l’utilisateur comme élément déterminant de sa réaction à une sollicitation. L’étude de ces styles nous a amené à définir de nouveaux indicateurs (des descripteurs sémiotiques) introduisant un niveau supplémentaire à l’approche sémantique d’annotation des sites. Nous proposons ensuite un modèle neuronal adapté au traitement de ces nouveaux indicateurs. Nous expliquerons en quoi le modèle proposé est le plus pertinent pour traiter ces informations

Weak Supervision helps Emergence of Word-Object Alignment and improves Vision-Language Tasks

The large adoption of the self-attention (i.e. transformer model) and BERT-like training principles has recently resulted in a number of high performing models on a large panoply of vision-and-language problems (such as Visual Question Answering (VQA), image retrieval, etc.). In this paper we claim that these State-Of-The-Art (SOTA) approaches perform reasonably well in structuring information inside a single modality but, despite their impressive performances , they tend to struggle to identify fine-grained inter-modality relationships. Indeed, such relations are frequently assumed to be implicitly learned during training from application-specific losses, mostly cross-entropy for classification. While most recent works provide inductive bias for inter-modality relationships via cross attention modules, in this work, we demonstrate (1) that the latter assumption does not hold, i.e. modality alignment does not necessarily emerge automatically, and (2) that adding weak supervision for alignment between visual objects and words improves the quality of the learned models on tasks requiring reasoning. In particular , we integrate an object-word alignment loss into SOTA vision-language reasoning models and evaluate it on two tasks VQA and Language-driven Comparison of Images. We show that the proposed fine-grained inter-modality supervision significantly improves performance on both tasks. In particular, this new learning signal allows obtaining SOTA-level performances on GQA dataset (VQA task) with pre-trained models without finetuning on the task, and a new SOTA on NLVR2 dataset (Language-driven Comparison of Images). Finally, we also illustrate the impact of the contribution on the models reasoning by visualizing attention distributions

Estimating semantic structure for the VQA answer space

Since its appearance, Visual Question Answering (VQA, i.e. answering a question posed over an image), has always been treated as a classification problem over a set of predefined answers. Despite its convenience, this classification approach poorly reflects the semantics of the problem limiting the answering to a choice between independent proposals, without taking into account the similarity between them (e.g. equally penalizing for answering cat or German shepherd instead of dog). We address this issue by proposing (1) two measures of proximity between VQA classes, and (2) a corresponding loss which takes into account the estimated proximity. This significantly improves the generalization of VQA models by reducing their language bias. In particular, we show that our approach is completely model-agnostic since it allows consistent improvements with three different VQA models. Finally, by combining our method with a language bias reduction approach, we report SOTA-level performance on the challenging VQAv2-CP dataset

Apprentissage neuronal de caractéristiques spatio-temporelles pour la classification automatique de séquences vidéo

Cette thèse s'intéresse à la problématique de la classification automatique des séquences vidéo. L'idée est de se démarquer de la méthodologie dominante qui se base sur l'utilisation de caractéristiques conçues manuellement, et de proposer des modèles qui soient les plus génériques possibles et indépendants du domaine. Ceci est fait en automatisant la phase d'extraction des caractéristiques, qui sont dans notre cas générées par apprentissage à partir d'exemples, sans aucune connaissance a priori. Nous nous appuyons pour ce faire sur des travaux existants sur les modèles neuronaux pour la reconnaissance d'objets dans les images fixes, et nous étudions leur extension au cas de la vidéo. Plus concrètement, nous proposons deux modèles d'apprentissage des caractéristiques spatio-temporelles pour la classification vidéo : (i) Un modèle d'apprentissage supervisé profond, qui peut être vu comme une extension des modèles ConvNets au cas de la vidéo, et (ii) Un modèle d'apprentissage non supervisé, qui se base sur un schéma d'auto-encodage, et sur une représentation parcimonieuse sur-complète des données. Outre les originalités liées à chacune de ces deux approches, une contribution supplémentaire de cette thèse est une étude comparative entre plusieurs modèles de classification de séquences parmi les plus populaires de l'état de l'art. Cette étude a été réalisée en se basant sur des caractéristiques manuelles adaptées à la problématique de la reconnaissance d'actions dans les vidéos de football. Ceci a permis d'identifier le modèle de classification le plus performant (un réseau de neurone récurrent bidirectionnel à longue mémoire à court-terme -BLSTM-), et de justifier son utilisation pour le reste des expérimentations. Enfin, afin de valider la généricité des deux modèles proposés, ceux-ci ont été évalués sur deux problématiques différentes, à savoir la reconnaissance d'actions humaines (sur la base KTH), et la reconnaissance d'expressions faciales (sur la base GEMEP-FERA). L'étude des résultats a permis de valider les approches, et de montrer qu'elles obtiennent des performances parmi les meilleures de l'état de l'art (avec 95,83% de bonne reconnaissance pour la base KTH, et 87,57% pour la base GEMEP-FERA).This thesis focuses on the issue of automatic classification of video sequences. We aim, through this work, at standing out from the dominant methodology, which relies on so-called hand-crafted features, by proposing generic and problem-independent models. This can be done by automating the feature extraction process, which is performed in our case through a learning scheme from training examples, without any prior knowledge. To do so, we rely on existing neural-based methods, which are dedicated to object recognition in still images, and investigate their extension to the video case. More concretely, we introduce two learning-based models to extract spatio-temporal features for video classification: (i) A deep learning model, which is trained in a supervised way, and which can be considered as an extension of the popular ConvNets model to the video case, and (ii) An unsupervised learning model that relies on an auto-encoder scheme, and a sparse over-complete representation. Moreover, an additional contribution of this work lies in a comparative study between several sequence classification models. This study was performed using hand-crafted features especially designed to be optimal for the soccer action recognition problem. Obtained results have permitted to select the best classifier (a bidirectional long short-term memory recurrent neural network -BLSTM-) to be used for all experiments. In order to validate the genericity of the two proposed models, experiments were carried out on two different problems, namely human action recognition (using the KTH dataset) and facial expression recognition (using the GEMEP-FERA dataset). Obtained results show that our approaches achieve outstanding performances, among the best of the related works (with a recognition rate of 95,83% for the KTH dataset, and 87,57% for the GEMEP-FERA dataset).VILLEURBANNE-DOC'INSA-Bib. elec. (692669901) / SudocSudocFranceF

How Transferable are Reasoning Patterns in VQA?

Since its inception, Visual Question Answering (VQA) is notoriously known as a task, where models are prone to exploit biases in datasets to find shortcuts instead of performing high-level reasoning. Classical methods address this by removing biases from training data, or adding branches to models to detect and remove biases. In this paper, we argue that uncertainty in vision is a dominating factor preventing the successful learning of reasoning in vision and language problems. We train a visual oracle and in a large scale study provide experimental evidence that it is much less prone to exploiting spurious dataset biases compared to standard models. We propose to study the attention mechanisms at work in the visual oracle and compare them with a SOTA Transformer-based model. We provide an in-depth analysis and visualizations of reasoning patterns obtained with an online visualization tool which we make publicly available (https://reasoningpatterns.github.io). We exploit these insights by transferring reasoning patterns from the oracle to a SOTA Transformer-based VQA model taking standard noisy visual inputs via fine-tuning. In experiments we report higher overall accuracy, as well as accuracy on infrequent answers for each question type, which provides evidence for improved generalization and a decrease of the dependency on dataset biases

An Efficient Human Activity Recognition Technique Based on Deep Learning

In this paper, we present a new deep learning-based human activity recognition technique. First, we track and extract human body from each frame of the video stream. Next, we abstract human silhouettes and use them to create binary space-time maps (BSTMs) which summarize human activity within a defined time interval. Finally, we use convolutional neural network (CNN) to extract features from BSTMs and classify the activities. To evaluate our approach, we carried out several tests using three public datasets: Weizmann, Keck Gesture and KTH Database. Experimental results show that our technique outperforms conventional state-of-the-art methods in term of recognition accuracy and provides comparable performance against recent deep learning techniques. It’s simple to implement, requires less computing power, and can be used for multi-subject activity recognition

Neural learning of spatio-temporal features for automatic video sequence classification

Cette thèse s'intéresse à la problématique de la classification automatique des séquences vidéo. L'idée est de se démarquer de la méthodologie dominante qui se base sur l'utilisation de caractéristiques conçues manuellement, et de proposer des modèles qui soient les plus génériques possibles et indépendants du domaine. Ceci est fait en automatisant la phase d'extraction des caractéristiques, qui sont dans notre cas générées par apprentissage à partir d'exemples, sans aucune connaissance a priori. Nous nous appuyons pour ce faire sur des travaux existants sur les modèles neuronaux pour la reconnaissance d'objets dans les images fixes, et nous étudions leur extension au cas de la vidéo. Plus concrètement, nous proposons deux modèles d'apprentissage des caractéristiques spatio-temporelles pour la classification vidéo : (i) Un modèle d'apprentissage supervisé profond, qui peut être vu comme une extension des modèles ConvNets au cas de la vidéo, et (ii) Un modèle d'apprentissage non supervisé, qui se base sur un schéma d'auto-encodage, et sur une représentation parcimonieuse sur-complète des données. Outre les originalités liées à chacune de ces deux approches, une contribution supplémentaire de cette thèse est une étude comparative entre plusieurs modèles de classification de séquences parmi les plus populaires de l'état de l'art. Cette étude a été réalisée en se basant sur des caractéristiques manuelles adaptées à la problématique de la reconnaissance d'actions dans les vidéos de football. Ceci a permis d'identifier le modèle de classification le plus performant (un réseau de neurone récurrent bidirectionnel à longue mémoire à court-terme -BLSTM-), et de justifier son utilisation pour le reste des expérimentations. Enfin, afin de valider la généricité des deux modèles proposés, ceux-ci ont été évalués sur deux problématiques différentes, à savoir la reconnaissance d'actions humaines (sur la base KTH), et la reconnaissance d'expressions faciales (sur la base GEMEP-FERA). L'étude des résultats a permis de valider les approches, et de montrer qu'elles obtiennent des performances parmi les meilleures de l'état de l'art (avec 95,83% de bonne reconnaissance pour la base KTH, et 87,57% pour la base GEMEP-FERA).This thesis focuses on the issue of automatic classification of video sequences. We aim, through this work, at standing out from the dominant methodology, which relies on so-called hand-crafted features, by proposing generic and problem-independent models. This can be done by automating the feature extraction process, which is performed in our case through a learning scheme from training examples, without any prior knowledge. To do so, we rely on existing neural-based methods, which are dedicated to object recognition in still images, and investigate their extension to the video case. More concretely, we introduce two learning-based models to extract spatio-temporal features for video classification: (i) A deep learning model, which is trained in a supervised way, and which can be considered as an extension of the popular ConvNets model to the video case, and (ii) An unsupervised learning model that relies on an auto-encoder scheme, and a sparse over-complete representation. Moreover, an additional contribution of this work lies in a comparative study between several sequence classification models. This study was performed using hand-crafted features especially designed to be optimal for the soccer action recognition problem. Obtained results have permitted to select the best classifier (a bidirectional long short-term memory recurrent neural network -BLSTM-) to be used for all experiments. In order to validate the genericity of the two proposed models, experiments were carried out on two different problems, namely human action recognition (using the KTH dataset) and facial expression recognition (using the GEMEP-FERA dataset). Obtained results show that our approaches achieve outstanding performances, among the best of the related works (with a recognition rate of 95,83% for the KTH dataset, and 87,57% for the GEMEP-FERA dataset)

Apprentissage neuronal de caractéristiques spatio-temporelles pour la classification automatique de séquences vidéo

This thesis focuses on the issue of automatic classification of video sequences. We aim, through this work, at standing out from the dominant methodology, which relies on so-called hand-crafted features, by proposing generic and problem-independent models. This can be done by automating the feature extraction process, which is performed in our case through a learning scheme from training examples, without any prior knowledge. To do so, we rely on existing neural-based methods, which are dedicated to object recognition in still images, and investigate their extension to the video case. More concretely, we introduce two learning-based models to extract spatio-temporal features for video classification: (i) A deep learning model, which is trained in a supervised way, and which can be considered as an extension of the popular ConvNets model to the video case, and (ii) An unsupervised learning model that relies on an auto-encoder scheme, and a sparse over-complete representation. Moreover, an additional contribution of this work lies in a comparative study between several sequence classification models. This study was performed using hand-crafted features especially designed to be optimal for the soccer action recognition problem. Obtained results have permitted to select the best classifier (a bidirectional long short-term memory recurrent neural network -BLSTM-) to be used for all experiments. In order to validate the genericity of the two proposed models, experiments were carried out on two different problems, namely human action recognition (using the KTH dataset) and facial expression recognition (using the GEMEP-FERA dataset). Obtained results show that our approaches achieve outstanding performances, among the best of the related works (with a recognition rate of 95,83% for the KTH dataset, and 87,57% for the GEMEP-FERA dataset).Cette thèse s'intéresse à la problématique de la classification automatique des séquences vidéo. L'idée est de se démarquer de la méthodologie dominante qui se base sur l'utilisation de caractéristiques conçues manuellement, et de proposer des modèles qui soient les plus génériques possibles et indépendants du domaine. Ceci est fait en automatisant la phase d'extraction des caractéristiques, qui sont dans notre cas générées par apprentissage à partir d'exemples, sans aucune connaissance a priori. Nous nous appuyons pour ce faire sur des travaux existants sur les modèles neuronaux pour la reconnaissance d'objets dans les images fixes, et nous étudions leur extension au cas de la vidéo. Plus concrètement, nous proposons deux modèles d'apprentissage des caractéristiques spatio-temporelles pour la classification vidéo : (i) Un modèle d'apprentissage supervisé profond, qui peut être vu comme une extension des modèles ConvNets au cas de la vidéo, et (ii) Un modèle d'apprentissage non supervisé, qui se base sur un schéma d'auto-encodage, et sur une représentation parcimonieuse sur-complète des données. Outre les originalités liées à chacune de ces deux approches, une contribution supplémentaire de cette thèse est une étude comparative entre plusieurs modèles de classification de séquences parmi les plus populaires de l'état de l'art. Cette étude a été réalisée en se basant sur des caractéristiques manuelles adaptées à la problématique de la reconnaissance d'actions dans les vidéos de football. Ceci a permis d'identifier le modèle de classification le plus performant (un réseau de neurone récurrent bidirectionnel à longue mémoire à court-terme -BLSTM-), et de justifier son utilisation pour le reste des expérimentations. Enfin, afin de valider la généricité des deux modèles proposés, ceux-ci ont été évalués sur deux problématiques différentes, à savoir la reconnaissance d'actions humaines (sur la base KTH), et la reconnaissance d'expressions faciales (sur la base GEMEP-FERA). L'étude des résultats a permis de valider les approches, et de montrer qu'elles obtiennent des performances parmi les meilleures de l'état de l'art (avec 95,83% de bonne reconnaissance pour la base KTH, et 87,57% pour la base GEMEP-FERA)

Blind Super-Resolution with Deep Convolutional Neural Networks

International audienceExample-based methods have demonstrated their ability to perform well for Single Image Super-Resolution (SR). While very efficient when a single image formation model (non-blind) is assumed for the low-resolution (LR) observations, they fail when a LR image is not compliant with this model, producing noticeable artifacts on the final SR image. In this paper, we address blind SR (i.e. without explicit knowledge of the blurring kernel) using Convolutional Neural Networks and show that such models can handle different level of blur without any a priori knowledge of the actual kernel used to produce LR images. The reported results demonstrate that our approach outperforms state-of-the-art methods for the blind set-up, and is comparable with the non-blind approaches proposed in previous work