Local Feature Based Geometric-Resistant Image Information Hiding

Watermarking aims to hide particular information into some carrier but does not change the visual cognition of the carrier itself. Local features are good candidates to address the watermark synchronization error caused by geometric distortions and have attracted great attention for content-based image watermarking. This paper presents a novel feature point-based image watermarking scheme against geometric distortions. Scale invariant feature transform (SIFT) is first adopted to extract feature points and to generate a disk for each feature point that is invariant to translation and scaling. For each disk, orientation alignment is then performed to achieve rotation invariance. Finally, watermark is embedded in middle-frequency discrete Fourier transform (DFT) coefficients of each disk to improve the robustness against common image processing operations. Extensive experimental results and comparisons with some representative image watermarking methods confirm the excellent performance of the proposed method in robustness against various geometric distortions as well as common image processing operations.

基于仿射不变特征的图像匹配

图像匹配是计算机视觉中的一个重要研究领域，无论在民用还是军用上都有着重要的应用价值。本文以研究室国防重点预研究项目自动目标识别为背景，采用图像匹配方法，实现飞行器定位导航。具体工作流程是：事先利用侦察手段获取飞行器途经下方的地物景象(基准图)并存于飞行器载计算机中，然后当携带相应传感器的飞行器飞过预定的位置范围时，拍摄当地的地物景象(实时图)，将实时图和基准图在飞行器载计算机中进行匹配比较，可确定当前飞行器的准确位置，完成定位导航功能。 由于对同一场景使用相同或不同的传感器(成像设备)，以及在不同条件下(天候、照度、摄像位置和角度等)成像的复杂性和多样性等困难的存在，传统的相关匹配方法对上述困难的克服在方法原理上存在先天不足，所以无法胜任。故本文采用的方法是基于局部不变量特征的图像匹配。局部不变量特征因为能更灵活地描述图像，有效地处理图像复杂和遮挡问题，所以基于局部不变量特征的图像匹配方法对于视点的大变化，图像背景变化，以及目标场景识别等都有较好的效果。 基于局部不变量特征的图像匹配方法的步骤通常分为三部分：(1)用图像区域检测算子提取图像相关区域，(2)构造合适的特征描述区域，(3)选择特征相似度度量准则实现图像区域特征的匹配。本文详细研究了最大稳定极值区域 (MSER)方法，在此基础上进行了改进，具体工作如下：(1)利用高斯核函数对图像平滑采样，建立图像的高斯尺度空间，(2)在图像的高斯尺度空间中，利用MSER检测算子检测出图像在不同尺度下的所有仿射相关区域，(3)由于区域不规则，再用仿射不变的椭圆拟合并归一化，这时所有的区域仅存在旋转的不同，(4)用SIFT特征描述图像区域，得到所有区域的128维特征向量集。(5)采用欧式距离度量特征间的相似度，以最近邻和次近邻的比值作为特征匹配准则进行匹配。 本论文的主要研究工作在于把图像的高斯尺度空间引入到MSER算法中，进而大大改善了MSER算法对于图像的尺度变换、仿射变换以及图像模糊的性能。由于建立了高斯尺度空间，增加了MSER检测算子检测的范围，所以使得改进算法的性能得到了改善。论文第四章给出四组实验，分别为尺度变换，仿射变换，图像模糊和大视点变换。最后通过对匹配结果正确数量和错误数量的统计，论证了改进方法的性能要好于MSER算法。通过对算法复杂度的分析，得出虽然在改进算法引入了图像的高斯尺度空间，但是算法复杂度却并未增加，与MSER算法相同，为O(nloglogn)。

Fast model based feature matching technique applied to airport lighting

The use of image processing techniques to assess the performance of airport landing lighting using images of it collected from an aircraft-mounted camera is documented. In order to assess the performance of the lighting, it is necessary to uniquely identify each luminaire within an image and then track the luminaires through the entire sequence and store the relevant information for each luminaire, that is, the total number of pixels that each luminaire covers and the total grey level of these pixels. This pixel grey level can then be used for performance assessment. The authors propose a robust model-based (MB) featurematching technique by which the performance is assessed. The development of this matching technique is the key to the automated performance assessment of airport lighting. The MB matching technique utilises projective geometry in addition to accurate template of the 3D model of a landing-lighting system. The template is projected onto the image data and an optimum match found, using nonlinear least-squares optimisation. The MB matching software is compared with standard feature extraction and tracking techniques known within the community, these being the Kanade–Lucus–Tomasi (KLT) and scaleinvariant feature transform (SIFT) techniques. The new MB matching technique compares favourably with the SIFT and KLT feature-tracking alternatives. As such, it provides a solid foundation to achieve the central aim of this research which is to automatically assess the performance of airport lighting.

La visión artificial, un nuevo aliado para el análisis de imágenes artísticas

En este estudio se evalúa el rendimiento de los métodos de Bag-of-Visualterms (BOV) para la clasificación automática de imágenes digitales de la base de datos del artista Miquel Planas. Estas imágenes intervienen en la ideación y diseño de su producción escultórica. Constituye un interesante desafío dada la dificultad de la categorización de escenas cuando éstas difieren más por los contenidos semánticos que por los objetos que contienen. Hemos empleado un método de reconocimiento basado en Kernels introducido por Lazebnik, Schmid y Ponce en 2006. Los resultados son prometedores, en promedio, la puntuación del rendimiento es aproximadamente del 70%. Los experimentos sugieren que la categorización automática de imágenes basada en métodos de visión artificial puede proporcionar principios objetivos en la catalogación de imágenes y que los resultados obtenidos pueden ser aplicados en diferentes campos de la creación artística.

Fast and accurate multi-scale keypoints based on end-stopped cells

Increasingly more applications in computer vision employ interest points. Algorithms like SIFT and SURF are all based on partial derivatives of images smoothed with Gaussian filter kemels. These algorithrns are fast and therefore very popular.

Application of Visual-Inertial SLAM for 3D Mapping of Underground Environments

The underground scenarios are one of the most challenging environments for accurate and precise 3d mapping where hostile conditions like absence of Global Positioning Systems, extreme lighting variations and geometrically smooth surfaces may be expected. So far, the state-of-the-art methods in underground modelling remain restricted to environments in which pronounced geometric features are abundant. This limitation is a consequence of the scan matching algorithms used to solve the localization and registration problems. This paper contributes to the expansion of the modelling capabilities to structures characterized by uniform geometry and smooth surfaces, as is the case of road and train tunnels. To achieve that, we combine some state of the art techniques from mobile robotics, and propose a method for 6DOF platform positioning in such scenarios, that is latter used for the environment modelling. A visual monocular Simultaneous Localization and Mapping (MonoSLAM) approach based on the Extended Kalman Filter (EKF), complemented by the introduction of inertial measurements in the prediction step, allows our system to localize himself over long distances, using exclusively sensors carried on board a mobile platform. By feeding the Extended Kalman Filter with inertial data we were able to overcome the major problem related with MonoSLAM implementations, known as scale factor ambiguity. Despite extreme lighting variations, reliable visual features were extracted through the SIFT algorithm, and inserted directly in the EKF mechanism according to the Inverse Depth Parametrization. Through the 1-Point RANSAC (Random Sample Consensus) wrong frame-to-frame feature matches were rejected. The developed method was tested based on a dataset acquired inside a road tunnel and the navigation results compared with a ground truth obtained by post-processing a high grade Inertial Navigation System and L1/L2 RTK-GPS measurements acquired outside the tunnel. Results from the localization strategy are presented and analyzed.

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.

Détection des chutes par calcul homographique

La vidéosurveillance a pour objectif principal de protéger les personnes et les biens en détectant tout comportement anormal. Ceci ne serait possible sans la détection de mouvement dans l’image. Ce processus complexe se base le plus souvent sur une opération de soustraction de l’arrière-plan statique d’une scène sur l’image. Mais il se trouve qu’en vidéosurveillance, des caméras sont souvent en mouvement, engendrant ainsi, un changement significatif de l’arrière-plan; la soustraction de l’arrière-plan devient alors problématique. Nous proposons dans ce travail, une méthode de détection de mouvement et particulièrement de chutes qui s’affranchit de la soustraction de l’arrière-plan et exploite la rotation de la caméra dans la détection du mouvement en utilisant le calcul homographique. Nos résultats sur des données synthétiques et réelles démontrent la faisabilité de cette approche.

Matching Interest Points Using Projective Invariant Concentric Circles

We present a new method to perform reliable matching between different images. This method exploits a projective invariant property between concentric circles and the corresponding projected ellipses to find complete region correspondences centered on interest points. The method matches interest points allowing for a full perspective transformation and exploiting all the available luminance information in the regions. Experiments have been conducted on many different data sets to compare our approach to SIFT local descriptors. The results show the new method offers increased robustness to partial visibility, object rotation in depth, and viewpoint angle change.

Modeling and Classifying Breast Tissue Density in Mammograms

We present a new approach to model and classify breast parenchymal tissue. Given a mammogram, first, we will discover the distribution of the different tissue densities in an unsupervised manner, and second, we will use this tissue distribution to perform the classification. We achieve this using a classifier based on local descriptors and probabilistic Latent Semantic Analysis (pLSA), a generative model from the statistical text literature. We studied the influence of different descriptors like texture and SIFT features at the classification stage showing that textons outperform SIFT in all cases. Moreover we demonstrate that pLSA automatically extracts meaningful latent aspects generating a compact tissue representation based on their densities, useful for discriminating on mammogram classification. We show the results of tissue classification over the MIAS and DDSM datasets. We compare our method with approaches that classified these same datasets showing a better performance of our proposal

Scene Classification Using a Hybrid Generative/Discriminative Approach

We investigate whether dimensionality reduction using a latent generative model is beneficial for the task of weakly supervised scene classification. In detail, we are given a set of labeled images of scenes (for example, coast, forest, city, river, etc.), and our objective is to classify a new image into one of these categories. Our approach consists of first discovering latent ";topics"; using probabilistic Latent Semantic Analysis (pLSA), a generative model from the statistical text literature here applied to a bag of visual words representation for each image, and subsequently, training a multiway classifier on the topic distribution vector for each image. We compare this approach to that of representing each image by a bag of visual words vector directly and training a multiway classifier on these vectors. To this end, we introduce a novel vocabulary using dense color SIFT descriptors and then investigate the classification performance under changes in the size of the visual vocabulary, the number of latent topics learned, and the type of discriminative classifier used (k-nearest neighbor or SVM). We achieve superior classification performance to recent publications that have used a bag of visual word representation, in all cases, using the authors' own data sets and testing protocols. We also investigate the gain in adding spatial information. We show applications to image retrieval with relevance feedback and to scene classification in videos

Visual SLAM for underwater vehicles using video velocity log and natural landmarks

A visual SLAM system has been implemented and optimised for real-time deployment on an AUV equipped with calibrated stereo cameras. The system incorporates a novel approach to landmark description in which landmarks are local sub maps that consist of a cloud of 3D points and their associated SIFT/SURF descriptors. Landmarks are also sparsely distributed which simplifies and accelerates data association and map updates. In addition to landmark-based localisation the system utilises visual odometry to estimate the pose of the vehicle in 6 degrees of freedom by identifying temporal matches between consecutive local sub maps and computing the motion. Both the extended Kalman filter and unscented Kalman filter have been considered for filtering the observations. The output of the filter is also smoothed using the Rauch-Tung-Striebel (RTS) method to obtain a better alignment of the sequence of local sub maps and to deliver a large-scale 3D acquisition of the surveyed area. Synthetic experiments have been performed using a simulation environment in which ray tracing is used to generate synthetic images for the stereo system

Análisis del gen adra2a receptor alfa 2a adrenergico en pacientes con trastorno de hiperactividad y déficit de atención

El trastorno de hiperactividad y déficit de atención (THDA), es definido clínicamente como una alteración en el comportamiento, caracterizada por inatención, hiperactividad e impulsividad. Estos aspectos son clasificados en tres subtipos, que son: Inatento, hiperactivo impulsivo y mixto. Clínicamente se describe un espectro amplio que incluye desordenes académicos, trastornos de aprendizaje, déficit cognitivo, trastornos de conducta, personalidad antisocial, pobres relaciones interpersonales y aumento de la ansiedad, que pueden continuar hasta la adultez. A nivel global se ha estimado una prevalencia entre el 1% y el 22%, con amplias variaciones, dadas por la edad, procedencia y características sociales. En Colombia, se han realizado estudios en Bogotá y Antioquia, que han permitido establecer una prevalencia del 5% y 15%, respectivamente. La causa específica no ha sido totalmente esclarecida, sin embargo se ha calculado una heredabilidad cercana al 80% en algunas poblaciones, demostrando el papel fundamental de la genética en la etiología de la enfermedad. Los factores genéticos involucrados se relacionan con cambios neuroquímicos de los sistemas dopaminérgicos, serotoninérgicos y noradrenérgicos, particularmente en los sistemas frontales subcorticales, corteza cerebral prefrontal, en las regiones ventral, medial, dorsolateral y la porción anterior del cíngulo. Basados en los datos de estudios previos que sugieren una herencia poligénica multifactorial, se han realizado esfuerzos continuos en la búsqueda de genes candidatos, a través de diferentes estrategias. Particularmente los receptores Alfa 2 adrenérgicos, se encuentran en la corteza cerebral, cumpliendo funciones de asociación, memoria y es el sitio de acción de fármacos utilizados comúnmente en el tratamiento de este trastorno, siendo esta la principal evidencia de la asociación de este receptor con el desarrollo del THDA. Hasta la fecha se han descrito más de 80 polimorfismos en el gen (ADRA2A), algunos de los cuales se han asociado con la entidad. Sin embargo, los resultados son controversiales y varían según la metodología diagnóstica empleada y la población estudiada, antecedentes y comorbilidades. Este trabajo pretende establecer si las variaciones en la secuencia codificante del gen ADRA2A, podrían relacionarse con el fenotipo del Trastorno de Hiperactividad y el Déficit de Atención.

Image classification for a large number of object categories

L'increment de bases de dades que cada vegada contenen imatges més difícils i amb un nombre més elevat de categories, està forçant el desenvolupament de tècniques de representació d'imatges que siguin discriminatives quan es vol treballar amb múltiples classes i d'algorismes que siguin eficients en l'aprenentatge i classificació. Aquesta tesi explora el problema de classificar les imatges segons l'objecte que contenen quan es disposa d'un gran nombre de categories. Primerament s'investiga com un sistema híbrid format per un model generatiu i un model discriminatiu pot beneficiar la tasca de classificació d'imatges on el nivell d'anotació humà sigui mínim. Per aquesta tasca introduïm un nou vocabulari utilitzant una representació densa de descriptors color-SIFT, i desprès s'investiga com els diferents paràmetres afecten la classificació final. Tot seguit es proposa un mètode par tal d'incorporar informació espacial amb el sistema híbrid, mostrant que la informació de context es de gran ajuda per la classificació d'imatges. Desprès introduïm un nou descriptor de forma que representa la imatge segons la seva forma local i la seva forma espacial, tot junt amb un kernel que incorpora aquesta informació espacial en forma piramidal. La forma es representada per un vector compacte obtenint un descriptor molt adequat per ésser utilitzat amb algorismes d'aprenentatge amb kernels. Els experiments realitzats postren que aquesta informació de forma te uns resultats semblants (i a vegades millors) als descriptors basats en aparença. També s'investiga com diferents característiques es poden combinar per ésser utilitzades en la classificació d'imatges i es mostra com el descriptor de forma proposat juntament amb un descriptor d'aparença millora substancialment la classificació. Finalment es descriu un algoritme que detecta les regions d'interès automàticament durant l'entrenament i la classificació. Això proporciona un mètode per inhibir el fons de la imatge i afegeix invariança a la posició dels objectes dins les imatges. S'ensenya que la forma i l'aparença sobre aquesta regió d'interès i utilitzant els classificadors random forests millora la classificació i el temps computacional. Es comparen els postres resultats amb resultats de la literatura utilitzant les mateixes bases de dades que els autors Aixa com els mateixos protocols d'aprenentatge i classificació. Es veu com totes les innovacions introduïdes incrementen la classificació final de les imatges.

In silico identification and three-dimensional modelling of the missense mutation in ADAMTS2 in a sheep flock with dermatosparaxis

Background Dermatosparaxis (Ehlers–Danlos syndrome in humans) is characterized by extreme fragility of the skin. It is due to the lack of mature collagen caused by a failure in the enzymatic processing of procollagen I. We investigated the condition in a commercial sheep flock. Hypothesis/Objectives Mutations in the ADAM metallopeptidase with thrombospondin type 1 motif, 2 (ADAMTS2) locus, are involved in the development of dermatosparaxis in humans, cattle and the dorper sheep breed; consequently, this locus was investigated in the flock. Animals A single affected lamb, its dam, the dam of a second affected lamb and the rams in the flock were studied. Methods DNA was purified from blood, PCR primers were used to detect parts of the ADAMS2 gene and nucleotide sequencing was performed using Sanger's procedure. Skin samples were examined using standard histology procedures. Results A missense mutation was identified in the catalytic domain of ADAMTS2. The mutation is predicted to cause the substitution in the mature ADAMTS2 of a valine molecule by a methionine molecule (V15M) affecting the catalytic domain of the enzyme. Both the ‘sorting intolerant from tolerant’ (SIFT) and the PolyPhen-2 methodologies predicted a damaging effect for the mutation. Three-dimensional modelling suggested that this mutation may alter the stability of the protein folding or distort the structure, causing the protein to malfunction. Conclusions and clinical importance Detection of the mutation responsible for the pathology allowed us to remove the heterozygote ram, thus preventing additional cases in the flock.