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QUIS-CAMPI: Biometric Recognition in Surveillance Scenarios
The concerns about individuals security have justified the increasing number of surveillance
cameras deployed both in private and public spaces. However, contrary to popular belief,
these devices are in most cases used solely for recording, instead of feeding intelligent analysis
processes capable of extracting information about the observed individuals. Thus, even though
video surveillance has already proved to be essential for solving multiple crimes, obtaining relevant
details about the subjects that took part in a crime depends on the manual inspection
of recordings. As such, the current goal of the research community is the development of
automated surveillance systems capable of monitoring and identifying subjects in surveillance
scenarios. Accordingly, the main goal of this thesis is to improve the performance of biometric
recognition algorithms in data acquired from surveillance scenarios. In particular, we aim at
designing a visual surveillance system capable of acquiring biometric data at a distance (e.g.,
face, iris or gait) without requiring human intervention in the process, as well as devising biometric
recognition methods robust to the degradation factors resulting from the unconstrained
acquisition process.
Regarding the first goal, the analysis of the data acquired by typical surveillance systems
shows that large acquisition distances significantly decrease the resolution of biometric samples,
and thus their discriminability is not sufficient for recognition purposes. In the literature,
diverse works point out Pan Tilt Zoom (PTZ) cameras as the most practical way for acquiring
high-resolution imagery at a distance, particularly when using a master-slave configuration. In
the master-slave configuration, the video acquired by a typical surveillance camera is analyzed
for obtaining regions of interest (e.g., car, person) and these regions are subsequently imaged
at high-resolution by the PTZ camera. Several methods have already shown that this configuration
can be used for acquiring biometric data at a distance. Nevertheless, these methods
failed at providing effective solutions to the typical challenges of this strategy, restraining its
use in surveillance scenarios. Accordingly, this thesis proposes two methods to support the development
of a biometric data acquisition system based on the cooperation of a PTZ camera
with a typical surveillance camera. The first proposal is a camera calibration method capable
of accurately mapping the coordinates of the master camera to the pan/tilt angles of the PTZ
camera. The second proposal is a camera scheduling method for determining - in real-time -
the sequence of acquisitions that maximizes the number of different targets obtained, while
minimizing the cumulative transition time. In order to achieve the first goal of this thesis,
both methods were combined with state-of-the-art approaches of the human monitoring field
to develop a fully automated surveillance capable of acquiring biometric data at a distance and
without human cooperation, designated as QUIS-CAMPI system.
The QUIS-CAMPI system is the basis for pursuing the second goal of this thesis. The analysis
of the performance of the state-of-the-art biometric recognition approaches shows that these
approaches attain almost ideal recognition rates in unconstrained data. However, this performance
is incongruous with the recognition rates observed in surveillance scenarios. Taking into
account the drawbacks of current biometric datasets, this thesis introduces a novel dataset comprising
biometric samples (face images and gait videos) acquired by the QUIS-CAMPI system at a
distance ranging from 5 to 40 meters and without human intervention in the acquisition process.
This set allows to objectively assess the performance of state-of-the-art biometric recognition
methods in data that truly encompass the covariates of surveillance scenarios. As such, this set
was exploited for promoting the first international challenge on biometric recognition in the wild. This thesis describes the evaluation protocols adopted, along with the results obtained
by the nine methods specially designed for this competition. In addition, the data acquired by
the QUIS-CAMPI system were crucial for accomplishing the second goal of this thesis, i.e., the
development of methods robust to the covariates of surveillance scenarios. The first proposal
regards a method for detecting corrupted features in biometric signatures inferred by a redundancy
analysis algorithm. The second proposal is a caricature-based face recognition approach
capable of enhancing the recognition performance by automatically generating a caricature
from a 2D photo. The experimental evaluation of these methods shows that both approaches
contribute to improve the recognition performance in unconstrained data.A crescente preocupação com a segurança dos indivĂduos tem justificado o crescimento
do nĂșmero de cĂąmaras de vĂdeo-vigilĂąncia instaladas tanto em espaços privados como pĂșblicos.
Contudo, ao contrĂĄrio do que normalmente se pensa, estes dispositivos sĂŁo, na maior parte dos
casos, usados apenas para gravação, não estando ligados a nenhum tipo de software inteligente
capaz de inferir em tempo real informaçÔes sobre os indivĂduos observados. Assim, apesar de a
vĂdeo-vigilĂąncia ter provado ser essencial na resolução de diversos crimes, o seu uso estĂĄ ainda
confinado Ă disponibilização de vĂdeos que tĂȘm que ser manualmente inspecionados para extrair
informaçÔes relevantes dos sujeitos envolvidos no crime. Como tal, atualmente, o principal
desafio da comunidade cientĂfica Ă© o desenvolvimento de sistemas automatizados capazes de
monitorizar e identificar indivĂduos em ambientes de vĂdeo-vigilĂąncia.
Esta tese tem como principal objetivo estender a aplicabilidade dos sistemas de reconhecimento
biomĂ©trico aos ambientes de vĂdeo-vigilĂąncia. De forma mais especifica, pretende-se
1) conceber um sistema de vĂdeo-vigilĂąncia que consiga adquirir dados biomĂ©tricos a longas distĂąncias
(e.g., imagens da cara, Ăris, ou vĂdeos do tipo de passo) sem requerer a cooperação dos
indivĂduos no processo; e 2) desenvolver mĂ©todos de reconhecimento biomĂ©trico robustos aos
fatores de degradação inerentes aos dados adquiridos por este tipo de sistemas.
No que diz respeito ao primeiro objetivo, a anĂĄlise aos dados adquiridos pelos sistemas tĂpicos
de vĂdeo-vigilĂąncia mostra que, devido Ă distĂąncia de captura, os traços biomĂ©tricos amostrados
nĂŁo sĂŁo suficientemente discriminativos para garantir taxas de reconhecimento aceitĂĄveis.
Na literatura, vĂĄrios trabalhos advogam o uso de cĂąmaras Pan Tilt Zoom (PTZ) para adquirir
imagens de alta resolução à distùncia, principalmente o uso destes dispositivos no modo masterslave.
Na configuração master-slave um módulo de anålise inteligente seleciona zonas de interesse
(e.g. carros, pessoas) a partir do vĂdeo adquirido por uma cĂąmara de vĂdeo-vigilĂąncia
e a cùmara PTZ é orientada para adquirir em alta resolução as regiÔes de interesse. Diversos
métodos jå mostraram que esta configuração pode ser usada para adquirir dados biométricos
Ă distĂąncia, ainda assim estes nĂŁo foram capazes de solucionar alguns problemas relacionados
com esta estratĂ©gia, impedindo assim o seu uso em ambientes de vĂdeo-vigilĂąncia. Deste modo,
esta tese propÔe dois métodos para permitir a aquisição de dados biométricos em ambientes de
vĂdeo-vigilĂąncia usando uma cĂąmara PTZ assistida por uma cĂąmara tĂpica de vĂdeo-vigilĂąncia. O
primeiro é um método de calibração capaz de mapear de forma exata as coordenadas da cùmara
master para o Ăąngulo da cĂąmara PTZ (slave) sem o auxĂlio de outros dispositivos Ăłticos. O
segundo método determina a ordem pela qual um conjunto de sujeitos vai ser observado pela
cĂąmara PTZ. O mĂ©todo proposto consegue determinar em tempo-real a sequĂȘncia de observaçÔes
que maximiza o nĂșmero de diferentes sujeitos observados e simultaneamente minimiza o
tempo total de transição entre sujeitos. De modo a atingir o primeiro objetivo desta tese, os
dois métodos propostos foram combinados com os avanços alcançados na årea da monitorização
de humanos para assim desenvolver o primeiro sistema de vĂdeo-vigilĂąncia completamente automatizado
e capaz de adquirir dados biométricos a longas distùncias sem requerer a cooperação
dos indivĂduos no processo, designado por sistema QUIS-CAMPI.
O sistema QUIS-CAMPI representa o ponto de partida para iniciar a investigação relacionada
com o segundo objetivo desta tese. A anålise do desempenho dos métodos de reconhecimento
biométrico do estado-da-arte mostra que estes conseguem obter taxas de reconhecimento
quase perfeitas em dados adquiridos sem restriçÔes (e.g., taxas de reconhecimento
maiores do que 99% no conjunto de dados LFW). Contudo, este desempenho nĂŁo Ă© corroborado pelos resultados observados em ambientes de vĂdeo-vigilĂąncia, o que sugere que os conjuntos
de dados atuais nĂŁo contĂȘm verdadeiramente os fatores de degradação tĂpicos dos ambientes de
vĂdeo-vigilĂąncia. Tendo em conta as vulnerabilidades dos conjuntos de dados biomĂ©tricos atuais,
esta tese introduz um novo conjunto de dados biomĂ©tricos (imagens da face e vĂdeos do tipo de
passo) adquiridos pelo sistema QUIS-CAMPI a uma distùncia måxima de 40m e sem a cooperação
dos sujeitos no processo de aquisição. Este conjunto permite avaliar de forma objetiva o desempenho
dos mĂ©todos do estado-da-arte no reconhecimento de indivĂduos em imagens/vĂdeos
capturados num ambiente real de vĂdeo-vigilĂąncia. Como tal, este conjunto foi utilizado para
promover a primeira competição de reconhecimento biométrico em ambientes não controlados.
Esta tese descreve os protocolos de avaliação usados, assim como os resultados obtidos por 9
métodos especialmente desenhados para esta competição. Para além disso, os dados adquiridos
pelo sistema QUIS-CAMPI foram essenciais para o desenvolvimento de dois métodos para
aumentar a robustez aos fatores de degradação observados em ambientes de vĂdeo-vigilĂąncia. O
primeiro Ă© um mĂ©todo para detetar caracterĂsticas corruptas em assinaturas biomĂ©tricas atravĂ©s
da anĂĄlise da redundĂąncia entre subconjuntos de caracterĂsticas. O segundo Ă© um mĂ©todo de
reconhecimento facial baseado em caricaturas automaticamente geradas a partir de uma Ășnica
foto do sujeito. As experiĂȘncias realizadas mostram que ambos os mĂ©todos conseguem reduzir
as taxas de erro em dados adquiridos de forma nĂŁo controlada
A InconfidĂȘncia Mineira e Tiradentes vistos pela imprensa: a vitalização dos mitos (1930-1960)
Este artigo analisa as apropriaçÔes, pela imprensa, das representaçÔes da InconfidĂȘncia Mineira e especialmente de Tiradentes, entre as dĂ©cadas de 30 e 60 do sĂ©culo XX, quando foi muito intensa a preocupação com a memĂłria do movimento e de seu mais ilustre personagem. A anĂĄlise da produção jornalĂstica sobre o herĂłi nacional procura identificar os principais elementos constituidores desses textos indicando, por um lado, a vitalidade dos mitos e, por outro, o poder persuasivo das associaçÔes estabelecidas entre o sacrifĂcio herĂłico de Tiradentes e as condutas dos que se colocam como seus herdeiros, buscando no passado a legitimação para as açÔes do presente.<br>This article shows how Brazilian press appropriates the representations of the InconfidĂȘncia Mineira and specially of Tiradentes between the decades of 1930 and 1960. It intends to identify the main elements of these elaborations, such as the vitality of the national hero myth and the persuasive power of the associations between Tiradentes's sacrifice and his modern heirs. The legitimation of present actions is based on past events
Characterisation of microbial attack on archaeological bone
As part of an EU funded project to investigate the factors influencing bone preservation in the archaeological record, more than 250 bones from 41 archaeological sites in five countries spanning four climatic regions were studied for diagenetic alteration. Sites were selected to cover a range of environmental conditions and archaeological contexts. Microscopic and physical (mercury intrusion porosimetry) analyses of these bones revealed that the majority (68%) had suffered microbial attack. Furthermore, significant differences were found between animal and human bone in both the state of preservation and the type of microbial attack present. These differences in preservation might result from differences in early taphonomy of the bones. © 2003 Elsevier Science Ltd. All rights reserved
Evaluation of a quality improvement intervention to reduce anastomotic leak following right colectomy (EAGLE): pragmatic, batched stepped-wedge, cluster-randomized trial in 64 countries
Background
Anastomotic leak affects 8 per cent of patients after right colectomy with a 10-fold increased risk of postoperative death. The EAGLE study aimed to develop and test whether an international, standardized quality improvement intervention could reduce anastomotic leaks.
Methods
The internationally intended protocol, iteratively co-developed by a multistage Delphi process, comprised an online educational module introducing risk stratification, an intraoperative checklist, and harmonized surgical techniques. Clusters (hospital teams) were randomized to one of three arms with varied sequences of intervention/data collection by a derived stepped-wedge batch design (at least 18 hospital teams per batch). Patients were blinded to the study allocation. Low- and middle-income country enrolment was encouraged. The primary outcome (assessed by intention to treat) was anastomotic leak rate, and subgroup analyses by module completion (at least 80 per cent of surgeons, high engagement; less than 50 per cent, low engagement) were preplanned.
Results
A total 355 hospital teams registered, with 332 from 64 countries (39.2 per cent low and middle income) included in the final analysis. The online modules were completed by half of the surgeons (2143 of 4411). The primary analysis included 3039 of the 3268 patients recruited (206 patients had no anastomosis and 23 were lost to follow-up), with anastomotic leaks arising before and after the intervention in 10.1 and 9.6 per cent respectively (adjusted OR 0.87, 95 per cent c.i. 0.59 to 1.30; P = 0.498). The proportion of surgeons completing the educational modules was an influence: the leak rate decreased from 12.2 per cent (61 of 500) before intervention to 5.1 per cent (24 of 473) after intervention in high-engagement centres (adjusted OR 0.36, 0.20 to 0.64; P < 0.001), but this was not observed in low-engagement hospitals (8.3 per cent (59 of 714) and 13.8 per cent (61 of 443) respectively; adjusted OR 2.09, 1.31 to 3.31).
Conclusion
Completion of globally available digital training by engaged teams can alter anastomotic leak rates. Registration number: NCT04270721 (http://www.clinicaltrials.gov)