WGANVO: Monocular visual odometry based on generative adversarial networks

Los sistemas tradicionales de odometría visual (VO), directos o basados en características visuales, son susceptibles de cometer errores de correspondencia entre imágenes. Además, las configuraciones monoculares sólo son capaces de estimar la localización sujeto a un factor de escala, lo que hace imposible su uso inmediato en aplicaciones de robótica o realidad virtual. Recientemente, varios problemas de Visión por Computadora han sido abordados con éxito por algoritmos de Aprendizaje Profundo. En este trabajo presentamos un sistema de odometría visual monocular basado en Aprendizaje Profundo llamado WGANVO. Específicamente, entrenamos una red neuronal basada en GAN para regresionar una estimación de movimiento. El modelo resultante recibe un par de imágenes y estima el movimiento relativo entre ellas. Entrenamos la red neuronal utilizando un enfoque semi-supervisado. A diferencia de los sistemas monoculares tradicionales basados en geometría, nuestro método basado en Deep Learning es capaz de estimar la escala absoluta de la escena sin información extra ni conocimiento previo. Evaluamos WGANVO en el conocido conjunto de datos KITTI. Demostramos que nuestro sistema funciona en tiempo real y la precisión obtenida alienta a seguir desarrollando sistemas de localización basados en Aprendizaje Profundo.Traditional Visual Odometry (VO) systems, direct or feature-based, are susceptible to matching errors between images. Furthermore, monocular configurations are only capable of estimating localization up to a scale factor, making impossible to use them out-of-the-box in robotics or virtual reality application. Recently, several Computer Vision problems have been successfully tackled by Deep Learning algorithms. In this paper we introduce a Deep Learning-based monocular Visual Odometry system called WGANVO. Specifically, we train a GAN-based neural network to regress a motion estimate. The resulting model receives a pair of images and estimates the relative motion between them. We train the neural network using a semi-supervised approach. In contrast to traditional geometry-based monocular systems, our Deep Learning-based method is able to estimate the absolute scale of the scene without extra information and prior knowledge. We evaluate WGANVO on the well-known KITTI dataset. We show that our system works in real time and the accuracy obtained encourages further development of Deep Learning-based localization systems.Fil: Cremona, Javier Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y de Sistemas. Universidad Nacional de Rosario. Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y de Sistemas; ArgentinaFil: Uzal, Lucas César. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y de Sistemas. Universidad Nacional de Rosario. Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y de Sistemas; ArgentinaFil: Pire, Taihú Aguará Nahuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y de Sistemas. Universidad Nacional de Rosario. Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y de Sistemas; Argentin

Nonstationary regression with support vector machines

In this work, we introduce a method for data analysis in nonstationary environments: time-adaptive support vector regression (TA-SVR). The proposed approach extends a previous development that was limited to classification problems. Focusing our study on time series applications, we show that TA-SVR can improve the accuracy of several aspects of nonstationary data analysis, namely the tasks of modelling and prediction, input relevance estimation, and reconstruction of a hidden forcing profile.Fil: Uzal, Lucas César. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Rosario. Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y Sistemas; ArgentinaFil: Grinblat, Guillermo Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Rosario. Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y Sistemas; ArgentinaFil: Granitto, Pablo Miguel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Rosario. Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y Sistemas; ArgentinaFil: Verdes, Pablo Fabian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Rosario. Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y Sistemas; Argentin

Abrupt change detection with One-Class Time-Adaptive Support Vector Machines

We recently introduced an algorithm for training a sequence of coupled Support Vector Machines which shows promising results in the field of non-stationary classification problems Grinblat, Uzal, Ceccatto, and Granitto (2011). In this paper we analyze its application to the abrupt change detection problem. With this goal, we first introduce and analyze an extension of it to deal with the One-Class Support Vector Machine (OC-SVM) problem, and then discuss its use as an improved abrupt change detection method. Finally, we apply the proposed procedure to artificial and real-world examples, and demonstrate that it is competitive by comparison against other abrupt change detection methods.Fil: Grinblat, Guillermo Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Rosario. Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y Sistemas; ArgentinaFil: Uzal, Lucas César. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Rosario. Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y Sistemas; ArgentinaFil: Granitto, Pablo Miguel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Rosario. Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y Sistemas; Argentin

Predictions of the Maximum Amplitude, Time of Occurrence, and Total Length of Solar Cycle 24

In this work we predict the maximum amplitude, its time of occurrence, and the total length of Solar Cycle 24 by linear regression to the curvature (second derivative) at the preceding minimum of a smoothed version of the sunspots time series. We characterise the predictive power of the proposed methodology in a causal manner by an incremental incorporation of past solar cycles to the available data base. In regressing maximum cycle intensity to curvature at the leading minimum, we obtain a correlation coefficient R≈0.91 and for the upcoming Cycle 24 a forecast of 78 (90 % confidence interval: 56 ? 106). The ascent time also appears to be highly correlated to the second derivative at the starting minimum (R≈−0.77), predicting maximum solar activity for October 2013 (90 % confidence interval: January 2013 to September 2014). Solar Cycle 24 should come to an end by February 2020 (90 % confidence interval: January 2019 to July 2021), although in this case correlational evidence is weaker (R≈−0.56).Fil: Uzal, Lucas César. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y de Sistemas. Universidad Nacional de Rosario. Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y de Sistemas; ArgentinaFil: Piacentini, Ruben Dario Narciso. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Física de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Instituto de Física de Rosario; ArgentinaFil: Verdes, Pablo Fabian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y de Sistemas. Universidad Nacional de Rosario. Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y de Sistemas; Argentin

Deep learning for plant identification using vein morphological patterns

We propose using a deep convolutional neural network (CNN) for the problem of plant identification from leaf vein patterns. In particular, we consider classifying three different legume species: white bean, red bean and soybean. The introduction of a CNN avoids the use of handcrafted feature extractors as it is standard in state of the art pipeline. Furthermore, this deep learning approach significantly improves the accuracy of the referred pipeline. We also show that the reported accuracy is reached by increasing the model depth. Finally, by analyzing the resulting models with a simple visualization technique, we are able to unveil relevant vein patterns.Fil: Grinblat, Guillermo Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y de Sistemas. Universidad Nacional de Rosario. Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y de Sistemas; ArgentinaFil: Uzal, Lucas César. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y de Sistemas. Universidad Nacional de Rosario. Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y de Sistemas; ArgentinaFil: Larese, Monica Graciela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y de Sistemas. Universidad Nacional de Rosario. Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y de Sistemas; ArgentinaFil: Granitto, Pablo Miguel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y de Sistemas. Universidad Nacional de Rosario. Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y de Sistemas; Argentin

Solving nonstationary classification problems with coupled support vector machines

Many learning problems may vary slowly over time: in particular, some critical real-world applications. When facing this problem, it is desirable that the learning method could find the correct input-output function and also detect the change in the concept and adapt to it. We introduce the time-adaptive support vector machine (TA-SVM), which is a new method for generating adaptive classifiers, capable of learning concepts that change with time. The basic idea of TA-SVM is to use a sequence of classifiers, each one appropriate for a small time window but, in contrast to other proposals, learning all the hyperplanes in a global way. We show that the addition of a new term in the cost function of the set of SVMs (that penalizes the diversity between consecutive classifiers) produces a coupling of the sequence that allows TA-SVM to learn as a single adaptive classifier. We evaluate different aspects of the method using appropriate drifting problems. In particular, we analyze the regularizing effect of changing the number of classifiers in the sequence or adapting the strength of the coupling. A comparison with other methods in several problems, including the well-known STAGGER dataset and the real-world electricity pricing domain, shows the good performance of TA-SVM in all tested situations.Fil: Grinblat, Guillermo Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Rosario. Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y Sistemas; Argentina. Universidad Nacional de Rosario; ArgentinaFil: Uzal, Lucas César. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Rosario. Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y Sistemas; Argentina. Universidad Nacional de Rosario; ArgentinaFil: Ceccatto, Hermenegildo A.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Rosario. Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y Sistemas; Argentina. Universidad Nacional de Rosario; ArgentinaFil: Granitto, Pablo Miguel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Rosario. Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y Sistemas; Argentina. Universidad Nacional de Rosario; Argentin

Coupling REPMAC with FDA to solve highly imbalanced classification problems

In many critical real world classification problems one of the classes has much less samples than the others (class imbalance). In a previous work we introduced the REPMAC algorithm to solve imbalanced problems. Using a clustering method, REPMAC recursively splits the majority class in several subsets, creating a decision tree, until the resulting sub-problems are balanced or easy to solve. In this work we evaluate the use of three different classifiers coupled with REPMAC. We compare the perfomance of those methods using 7 datasets from the UCI repository spanning a wide range of number of features and imbalance degree. We find that the good perfomance of REPMAC is almost independent of the classifier coupled to it, which suggest that it success is mostly related to the use of an appropriate strategy to cope with imbalanced problemsWorkshop de Agentes y Sistemas Inteligentes (WASI)Red de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

Coupling REPMAC with FDA to solve highly imbalanced classification problems

In many critical real world classification problems one of the classes has much less samples than the others (class imbalance). In a previous work we introduced the REPMAC algorithm to solve imbalanced problems. Using a clustering method, REPMAC recursively splits the majority class in several subsets, creating a decision tree, until the resulting sub-problems are balanced or easy to solve. In this work we evaluate the use of three different classifiers coupled with REPMAC. We compare the perfomance of those methods using 7 datasets from the UCI repository spanning a wide range of number of features and imbalance degree. We find that the good perfomance of REPMAC is almost independent of the classifier coupled to it, which suggest that it success is mostly related to the use of an appropriate strategy to cope with imbalanced problemsWorkshop de Agentes y Sistemas Inteligentes (WASI)Red de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

Seed-per-pod estimation for plant breeding using deep learning

Commercial and scientific plant breeding programs require the phenotyping of large populations. Phenotyping is typically a manual task (costly, time-consuming and sometimes arbitrary). The use of computer vision techniques is a potential solution to some of these specific tasks. In the last years, Deep Learning, and in particular Convolutional Neural Networks (CNNs), have shown a number of advantages over traditional methods in the area. In this work we introduce a computer vision method that estimates the number of seeds into soybean pods, a difficult task that usually requires the intervention of human experts. To this end we developed a classic approach, based on tailored features extraction (FE) followed by a Support Vector Machines (SVM) classification model, and also the referred CNNs. We show how standard CNNs can be easily configured and how a simple method can be used to visualize the key features learned by the model in order to infer the correct class. We processed different seasons batches with both methods obtaining 50.4% (FE + SVM) and 86.2% (CNN) of accuracy in test, highlighting the particularly high increase in generalization capabilities of a deep learning approach over a classic machine vision approach in this task. Dataset and code are publicly available.Fil: Uzal, Lucas César. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y de Sistemas. Universidad Nacional de Rosario. Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y de Sistemas; ArgentinaFil: Grinblat, Guillermo Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y de Sistemas. Universidad Nacional de Rosario. Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y de Sistemas; ArgentinaFil: Namias, Rafael. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y de Sistemas. Universidad Nacional de Rosario. Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y de Sistemas; ArgentinaFil: Larese, Monica Graciela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y de Sistemas. Universidad Nacional de Rosario. Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y de Sistemas; ArgentinaFil: Bianchi, Julieta Sofia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Investigaciones en Ciencias Agrarias de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Agrarias. Instituto de Investigaciones en Ciencias Agrarias de Rosario; ArgentinaFil: Morandi, Eligio Natalio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Investigaciones en Ciencias Agrarias de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Agrarias. Instituto de Investigaciones en Ciencias Agrarias de Rosario; ArgentinaFil: Granitto, Pablo Miguel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y de Sistemas. Universidad Nacional de Rosario. Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y de Sistemas; Argentin