Video metadata extraction in a videoMail system

Currently the world swiftly adapts to visual communication. Online services like YouTube and Vine show that video is no longer the domain of broadcast television only. Video is used for different purposes like entertainment, information, education or communication. The rapid growth of today’s video archives with sparsely available editorial data creates a big problem of its retrieval. The humans see a video like a complex interplay of cognitive concepts. As a result there is a need to build a bridge between numeric values and semantic concepts. This establishes a connection that will facilitate videos’ retrieval by humans. The critical aspect of this bridge is video annotation. The process could be done manually or automatically. Manual annotation is very tedious, subjective and expensive. Therefore automatic annotation is being actively studied. In this thesis we focus on the multimedia content automatic annotation. Namely the use of analysis techniques for information retrieval allowing to automatically extract metadata from video in a videomail system. Furthermore the identification of text, people, actions, spaces, objects, including animals and plants. Hence it will be possible to align multimedia content with the text presented in the email message and the creation of applications for semantic video database indexing and retrieving.

An integrated system for human action recognition from video using hidden Markov model

In this paper, we present an integrated system for real-time automatic detection of human actions from video. The proposed approach uses the boundary of humans as the main feature for recognizing actions. Background subtraction is performed using Gaussian mixture model. Then, features are extracted from silhouettes and Vector Quantization is used to map features into symbols (bag of words approach). Finally, actions are detected using the Hidden Markov Model. The proposed system was validated using a newly collected real- world dataset. The obtained results show that the system is capable of achieving robust human detection, in both indoor and outdoor environments. Moreover, promising classification results were achieved when detecting two basic human actions: walking and sitting.

Performance evaluation of crowd image analysis using the PETS2009 dataset

This paper presents the PETS2009 outdoor crowd image analysis surveillance dataset and the performance evaluation of people counting, detection and tracking results using the dataset submitted to five IEEE Performance Evaluation of Tracking and Surveillance (PETS) workshops. The evaluation was carried out using well established metrics developed in the Video Analysis and Content Extraction (VACE) programme and the CLassification of Events, Activities, and Relationships (CLEAR) consortium. The comparative evaluation highlights the detection and tracking performance of the authors’ systems in areas such as precision, accuracy and robustness and provides a brief analysis of the metrics themselves to provide further insights into the performance of the authors’ systems.

An experimental study on Aerobic Gymnastic: performance analysis as an effective evaluation for technique and teaching of motor gestures

Aerobic Gymnastic is the ability to perform complex movements produced by the traditional aerobic exercises, in a continuous manner, with high intensity, perfectly integrated with soundtracks. This sport is performed in an aerobic/anaerobic lactacid condition and expects the execution of complex movements produced by the traditional aerobic exercises integrated with difficulty elements performed with a high technical level. An inaccuracy about this sport is related to the name itself “aerobic” because Aerobic Gymnastic does not use just the aerobic work during the competition, due to the fact that the exercises last among 1’30” and 1’45” at high rhythm. Agonistic Aerobics exploit the basic movements of amateur Aerobics and its coordination schemes, even though the agonistic Aerobics is so much intense than the amateur Aerobics to need a completely different mix of energetic mechanisms. Due to the complexity and the speed with which you perform the technical elements of Aerobic Gymnastic, the introduction of video analysis is essential for a qualitative and quantitative evaluation of athletes’ performance during the training. The performance analysis can allow the accurate analysis and explanation of the evolution and dynamics of a historical phenomenon and motor sports. The notational analysis is used by technicians to have an objective analysis of performance. Tactics, technique and individual movements can be analyzed to help coaches and athletes to re-evaluate their performance and gain advantage during the competition. The purpose of the following experimental work will be a starting point for analyzing the performance of the athletes in an objective way, not only during competitions, but especially during the phases of training. It is, therefore, advisable to introduce the video analysis and notational analysis for more quantitative and qualitative examination of technical movements. The goal is to lead to an improvement of the technique of the athlete and the teaching of the coach.

Automatic visual detection of human behavior: a review from 2000 to 2014

Due to advances in information technology (e.g., digital video cameras, ubiquitous sensors), the automatic detection of human behaviors from video is a very recent research topic. In this paper, we perform a systematic and recent literature review on this topic, from 2000 to 2014, covering a selection of 193 papers that were searched from six major scientific publishers. The selected papers were classified into three main subjects: detection techniques, datasets and applications. The detection techniques were divided into four categories (initialization, tracking, pose estimation and recognition). The list of datasets includes eight examples (e.g., Hollywood action). Finally, several application areas were identified, including human detection, abnormal activity detection, action recognition, player modeling and pedestrian detection. Our analysis provides a road map to guide future research for designing automatic visual human behavior detection systems.

Automatic front-crawl temporal phase detection using adaptive filtering of inertial signals

This study introduces a novel approach for automatic temporal phase detection and inter-arm coordination estimation in front-crawl swimming using inertial measurement units (IMUs). We examined the validity of our method by comparison against a video-based system. Three waterproofed IMUs (composed of 3D accelerometer, 3D gyroscope) were placed on both forearms and the sacrum of the swimmer. We used two underwater video cameras in side and frontal views as our reference system. Two independent operators performed the video analysis. To test our methodology, seven well-trained swimmers performed three 300 m trials in a 50 m indoor pool. Each trial was in a different coordination mode quantified by the index of coordination. We detected different phases of the arm stroke by employing orientation estimation techniques and a new adaptive change detection algorithm on inertial signals. The difference of 0.2 +/- 3.9% between our estimation and video-based system in assessment of the index of coordination was comparable to experienced operators' difference (1.1 +/- 3.6%). The 95% limits of agreement of the difference between the two systems in estimation of the temporal phases were always less than 7.9% of the cycle duration. The inertial system offers an automatic easy-to-use system with timely feedback for the study of swimming.

Multi-scale label interaction to improve object detection and segmentation

The project aims at advancing the state of the art in the use of context information for classification of image and video data. The use of context in the classification of images has been showed of great importance to improve the performance of actual object recognition systems. In our project we proposed the concept of Multi-scale Feature Labels as a general and compact method to exploit the local and global context. The feature extraction from the discriminative probability or classification confidence label field is of great novelty. Moreover the use of a multi-scale representation of the feature labels lead to a compact and efficient description of the context. The goal of the project has been also to provide a general-purpose method and prove its suitability in different image/video analysis problem. The two-year project generated 5 journal publications (plus 2 under submission), 10 conference publications (plus 2 under submission) and one patent (plus 1 pending). Of these publications, a relevant number make use of the main result of this project to improve the results in detection and/or segmentation of objects.

Front-Crawl propulsive phase detection using inertial sensors

Front crawl is an alternating swimming stroke technique in which different phases of arm movement induce changes in acceleration of limbs and body. This study proposes a new approach to use inertial body worn sensors to estimate main temporal phases of front crawl. Distinctive features in kinematic signals are used to detect the temporal phases. These temporal phases are key information sources of qualitative and quantitative evaluation of swimming coordination, which have been assessed previously by video analysis. The present method has been evaluated upon a wide range of coordination and showed a difference of 4.9% with video based system. The results are in line with video analysis inter-operator variability yet offering an easy-to-use system for trainers.

How useful is satellite positioning system (GPS) to track gait parameters? A review.

Over the last century, numerous techniques have been developed to analyze the movement of humans while walking and running. The combined use of kinematics and kinetics methods, mainly based on high speed video analysis and forceplate, have permitted a comprehensive description of locomotion process in terms of energetics and biomechanics. While the different phases of a single gait cycle are well understood, there is an increasing interest to know how the neuro-motor system controls gait form stride to stride. Indeed, it was observed that neurodegenerative diseases and aging could impact gait stability and gait parameters steadiness. From both clinical and fundamental research perspectives, there is therefore a need to develop techniques to accurately track gait parameters stride-by-stride over a long period with minimal constraints to patients. In this context, high accuracy satellite positioning can provide an alternative tool to monitor outdoor walking. Indeed, the high-end GPS receivers provide centimeter accuracy positioning with 5-20 Hz sampling rate: this allows the stride-by-stride assessment of a number of basic gait parameters--such as walking speed, step length and step frequency--that can be tracked over several thousand consecutive strides in free-living conditions. Furthermore, long-range correlations and fractal-like pattern was observed in those time series. As compared to other classical methods, GPS seems a promising technology in the field of gait variability analysis. However, relative high complexity and expensiveness--combined with a usability which requires further improvement--remain obstacles to the full development of the GPS technology in human applications.

Passive knee-extension test to measure hamstring tightness: influence of gravity correction

CONTEXT: A passive knee-extension test has been shown to be a reliable method of assessing hamstring tightness, but this method does not take into account the potential effect of gravity on the tested leg. OBJECTIVE: To compare an original passive knee-extension test with 2 adapted methods including gravity's effect on the lower leg. DESIGN: Repeated measures. SETTING: Laboratory. PARTICIPANTS: 20 young track and field athletes (16.6 ± 1.6 y, 177.6 ± 9.2 cm, 75.9 ± 24.8 kg). INTERVENTION: Each subject was tested in a randomized order with 3 different methods: In the original one (M1), passive knee angle was measured with a standard force of 68.7 N (7 kg) applied proximal to the lateral malleolus. The second (M2) and third (M3) methods took into account the relative lower-leg weight (measured respectively by handheld dynamometer and anthropometrical table) to individualize the force applied to assess passive knee angle. MAIN OUTCOME MEASURES: Passive knee angles measured with video-analysis software. RESULTS: No difference in mean individualized applied force was found between M2 and M3, so the authors assessed passive knee angle only with M2. The mean knee angle was different between M1 and M2 (68.8 ± 12.4 vs 73.1 ± 10.6, P < .001). Knee angles in M1 and M2 were correlated (r = .93, P < .001). CONCLUSIONS: Differences in knee angle were found between the original passive knee-extension test and a method with gravity correction. M2 is an improved version of the original method (M1) since it minimizes the effect of gravity. Therefore, we recommend using it rather than M1.

ESTRATEGIA DE DOBLE CICLO DE SUPERVISIÓN CLÍNICA PARA LA MEJORA DE LA CALIDAD DOCENTE EN LA UNIVERSIDAD. PUNTO DE VISTA DEL PROFESORADO NOVEL

This work describes a mentorship experience. Mentorship of novice teachers by experienced teachers is an important aspect in training teachers for universities. The strategy followed in this work consisted of a double improvement cycle (or clinical supervision cycle), based on the use of recordings of classes. Each of these cycles included planning, recording, viewing and analysis. Conclusions were reached in a final meeting after video analysis. In order to systematize the viewing, analysis and assessment of the videos, an observation test was employed. Class planning, contents, methodology, and verbal and nonverbal communication skills were evaluated using the test.

Analyse de mouvements faciaux à partir d'images vidéo

Lors d'une intervention conversationnelle, le langage est supporté par une communication non-verbale qui joue un rôle central dans le comportement social humain en permettant de la rétroaction et en gérant la synchronisation, appuyant ainsi le contenu et la signification du discours. En effet, 55% du message est véhiculé par les expressions faciales, alors que seulement 7% est dû au message linguistique et 38% au paralangage. L'information concernant l'état émotionnel d'une personne est généralement inférée par les attributs faciaux. Cependant, on ne dispose pas vraiment d'instruments de mesure spécifiquement dédiés à ce type de comportements. En vision par ordinateur, on s'intéresse davantage au développement de systèmes d'analyse automatique des expressions faciales prototypiques pour les applications d'interaction homme-machine, d'analyse de vidéos de réunions, de sécurité, et même pour des applications cliniques. Dans la présente recherche, pour appréhender de tels indicateurs observables, nous essayons d'implanter un système capable de construire une source consistante et relativement exhaustive d'informations visuelles, lequel sera capable de distinguer sur un visage les traits et leurs déformations, permettant ainsi de reconnaître la présence ou absence d'une action faciale particulière. Une réflexion sur les techniques recensées nous a amené à explorer deux différentes approches. La première concerne l'aspect apparence dans lequel on se sert de l'orientation des gradients pour dégager une représentation dense des attributs faciaux. Hormis la représentation faciale, la principale difficulté d'un système, qui se veut être général, est la mise en œuvre d'un modèle générique indépendamment de l'identité de la personne, de la géométrie et de la taille des visages. La démarche qu'on propose repose sur l'élaboration d'un référentiel prototypique à partir d'un recalage par SIFT-flow dont on démontre, dans cette thèse, la supériorité par rapport à un alignement conventionnel utilisant la position des yeux. Dans une deuxième approche, on fait appel à un modèle géométrique à travers lequel les primitives faciales sont représentées par un filtrage de Gabor. Motivé par le fait que les expressions faciales sont non seulement ambigües et incohérentes d'une personne à une autre mais aussi dépendantes du contexte lui-même, à travers cette approche, on présente un système personnalisé de reconnaissance d'expressions faciales, dont la performance globale dépend directement de la performance du suivi d'un ensemble de points caractéristiques du visage. Ce suivi est effectué par une forme modifiée d'une technique d'estimation de disparité faisant intervenir la phase de Gabor. Dans cette thèse, on propose une redéfinition de la mesure de confiance et introduisons une procédure itérative et conditionnelle d'estimation du déplacement qui offrent un suivi plus robuste que les méthodes originales.

L'importance du système noradrénergique aux niveaux thoracique et lombaire de la moelle épinière pour la locomotion du chat

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Métrologie de la douleur animale : validation sur des modèles de douleur viscérale bovine et articulaires canins

La douleur est une expérience multidimensionnelle comportant des aspects sensoriels, émotionnels et cognitifs. Théoriquement, des méthodes de mesures comportementales, physiologiques, neurophysiologiques et sensorielles peuvent quantifier la douleur. Peu d’études ont étudié la validation des mesures utilisées en médecine vétérinaire. La recherche combine les travaux de Maîtrise et de Doctorat, traite en partie de la validité de méthodes. Dans cet objectif, nos travaux de recherche étudiaient la validité de méthodes comportementales, physiologiques et neurophysiologiques usuelles pour la mesure de la douleur en comparant les expressions de douleur (vache et chien) chez des animaux contrôle par comparaison à des animaux sous analgésie préventive ou sous traitement curatif suivant une douleur induite par chirurgie (modèles de douleur viscérale bovine ou orthopédique canine) ou causée par une maladie naturelle (arthrose canine). Une première étude comparait les mesures de la douleur entre les vaches du groupe placebo et celles sous analgésie postopératoire sur une durée de 21 jours suivant l’induction d’une douleur viscérale chronique. Les vaches du groupe placebo ont présenté une plus forte sensibilité à la douleur et une diminution de la noradrénaline et de la transthyrétine mesurées dans le liquide cérébro-spinal, une diminution de l’activité motrice (AM) (moindre que dans les groupes avec analgésie), de l’agitation enregistrée par vidéo-analyse et une augmentation du stress selon la mesure de l’activité électrodermique (AED). Les méthodes d’intérêt identifiées étaient les marqueurs spinaux, la mesure de la sensibilisation, de comportements par vidéo-analyse et de l’AM par bio-télémétrie. En utilisant des méthodes semblables à celles précédemment décrites, deux études expérimentales de douleur orthopédique ont été réalisées afin de comparer les réponses à la douleur entre des chiens traités avec une analgésie préventive (opioïdes et anti-inflammatoires, étude #2) ou un biphosphonate (tiludronate, étude #3) par comparaison à des chiens contrôles. Seules les échelles de douleur étaient différentes entre les études de recherche. Pour l’étude #2, les ii chiens sous analgésie ont présenté de plus faibles scores de douleur mesurés avec l’échelle de douleur nommée 4A-VET et ceci simultanément à une faible réponse de l’AED une heure après la chirurgie de trochléoplastie. La fréquence du comportement spontané de ‘la marche avec plein appui de la patte opérée’ mesurée à l’aide de la vidéo-analyse augmentait chez les chiens sous analgésie préventive 24 heures après la chirurgie. L’étude #3 démontrait surtout l’apparition de sensibilisation centrale (à la fois par l’évaluation sensorielle quantitative et les marqueurs spinaux) chez les chiens contrôle, 56 jours après l’induction d’arthrose chirurgicale. Ainsi, les chiens traités avec le tiludronate ont présenté une différence sur la substance P et la transthyrétine cérébro-spinale, une diminution de la sensibilisation périphérique, plus d’appui de la patte opérée lors de la marche selon la mesure du pic de force verticale (PFV), une augmentation de la fréquence de ‘la marche avec plein appui de la patte opérée’. La sensibilisation centrale était associée à la diminution de PFV, et une augmentation de l’AED et du comportement spontané de ‘la marche avec plein appui de la patte opérée’. Pour l’étude #4, la validité et la sensibilité des méthodes ont été évaluées dans une condition d’arthrose naturelle chez des chiens traités avec une diète enrichie en moule verte, un produit ayant des effets anti-inflammatoires et chondroprotecteurs attendus. Les chiens traités présentaient une diminution des scores de douleur via l’échelle nommée CSOM, une augmentation de PFV et une augmentation de l’AM. Dans l’ensemble, les résultats confirment que la vidéo-analyse évaluait la douleur de façon objective et pour des modèles différents de douleur et les marqueurs spinaux sont prometteurs. Le PFV était spécifique de la douleur orthopédique. La sensibilisation était présente lors de douleur pathologique. L’AED n’est pas valide pour la mesure de la douleur. La baisse d’AM suggèrerait un comportement de douleur. Les études étaient exploratoires pour les échelles de douleur en raison de leur niveau (débutant) de développement et du manque d’informations sur les qualités métrologiques de ces mesures.

Capacidad de respuesta hospitalaria distrital en Bogotá ante un evento con múltiples victimas

Los hospitales son el pilar fundamental para la atención de las víctimas de situaciones de emergencia o desastre. Las instituciones de salud son consideradas indispensables para la población, por lo que deben estar preparadas para funcionar no solo en condiciones normales sino en situaciones de alerta, como suele suceder en desastres de origen natural como los sismos. La relevancia de la problemática, radica en que de acuerdo con la amenaza sísmica de Colombia, Bogotá se encuentra en una zona de amenaza sísmica intermedia, los actuales eventos naturales como el terremoto de Haití con un saldo de 300.000 muertos y más de 700.000 mil heridos, y el de Chile, nos hace pensar en la importancia de la preparación hospitalaria ante un evento con múltiples víctimas como lo es un sismo. El Objetivo general del estudio es identificar la capacidad de respuesta hospitalaria distrital en Bogotá ante un evento con múltiples víctimas (terremoto). Además se identificaran las oportunidades de mejora para optimizar la respuesta hospitalaria de acuerdo a su nivel de atención. La Investigación se realizó por medio de un estudio de corte transversal, en donde se tomó una muestra de la red hospitalaria Distrital por conveniencia, bajo la aplicación de una encuesta dirigida. Los resultados fueron recopilados en una base de datos de Excel 2013, y fueron analizados bajo un software estadístico, STATA 12.0, donde se evaluaron variables, categóricas, nominales y cuantitativas. Como resultados se encontraron un porcentaje de ocupación de más del 100% en el 25% de los hospitales. Los 16 hospitales encuestados cuentan con comité hospitalario de emergencias, así como también con la elaboración de planes de emergencia y la revisión e implementación de estos. El 50% de los hospitales contemplan dentro su estructura de plan de emergencias, el sistema comando de incidentes; Sólo el 18.8% de los hospitales cuentan con reforzamiento estructural, y el 81,2% de los hospitales refieren tener una cooperación con organizaciones locales o externas. Solo 4 de los 16 hospitales cuentan con protocolos de diagnóstico y tratamiento médico en desastres. El plan de contingencia para un Sismo, es el plan bandera de todos los hospitales dado el esfuerzo por parte de la secretaria de salud y de FOPAE en información y capacitación en todo el Distrito, es por eso que el 93,85 de todos los hospitales cuentan con este plan. Al realizar el análisis general, la red hospitalaria no está en capacidad de una adecuada respuesta en caso de un evento con múltiples víctimas, en el escenario de un sismo de gran magnitud, teniendo en cuenta el porcentaje de ocupación actual donde el 25% de la red hospitalaria distrital cuenta con sobrecupo y el 50% se encuentra a tope de su capacidad instalada. En cuanto a la capacidad de respuesta, no se cuenta con protocolos de atención; Haciendo una evaluación según los niveles de atención, solo los hospitales de III nivel estarían medianamente preparados y con capacidad de respuesta ante un evento con víctimas en masa.