Exploring Transfer Learning Approaches for Head Pose Classification from Multi-view Surveillance Images

Head pose classification from surveillance images acquired with distant, large field-of-view cameras is difficult as faces are captured at low-resolution and have a blurred appearance. Domain adaptation approaches are useful for transferring knowledge from the training (source) to the test (target) data when they have different attributes, minimizing target data labeling efforts in the process. This paper examines the use of transfer learning for efficient multi-view head pose classification with minimal target training data under three challenging situations: (i) where the range of head poses in the source and target images is different, (ii) where source images capture a stationary person while target images capture a moving person whose facial appearance varies under motion due to changing perspective, scale and (iii) a combination of (i) and (ii). On the whole, the presented methods represent novel transfer learning solutions employed in the context of multi-view head pose classification. We demonstrate that the proposed solutions considerably outperform the state-of-the-art through extensive experimental validation. Finally, the DPOSE dataset compiled for benchmarking head pose classification performance with moving persons, and to aid behavioral understanding applications is presented in this work.

Database Independent Human Emotion Recognition with Meta-Cognitive Neuro-Fuzzy Inference System

Facial emotions are the most expressive way to display emotions. Many algorithms have been proposed which employ a particular set of people (usually a database) to both train and test their model. This paper focuses on the challenging task of database independent emotion recognition, which is a generalized case of subject-independent emotion recognition. The emotion recognition system employed in this work is a Meta-Cognitive Neuro-Fuzzy Inference System (McFIS). McFIS has two components, a neuro-fuzzy inference system, which is the cognitive component and a self-regulatory learning mechanism, which is the meta-cognitive component. The meta-cognitive component, monitors the knowledge in the neuro-fuzzy inference system and decides on what-to-learn, when-to-learn and how-to-learn the training samples, efficiently. For each sample, the McFIS decides whether to delete the sample without being learnt, use it to add/prune or update the network parameter or reserve it for future use. This helps the network avoid over-training and as a result improve its generalization performance over untrained databases. In this study, we extract pixel based emotion features from well-known (Japanese Female Facial Expression) JAFFE and (Taiwanese Female Expression Image) TFEID database. Two sets of experiment are conducted. First, we study the individual performance of both databases on McFIS based on 5-fold cross validation study. Next, in order to study the generalization performance, McFIS trained on JAFFE database is tested on TFEID and vice-versa. The performance The performance comparison in both experiments against SVNI classifier gives promising results.

Redox-Active Metal-Organic Frameworks: Highly Stable Charge-Separated States through Strut/Guest-to-Strut Electron Transfer

Molecular organization of donor and acceptor chromophores in self-assembled materials is of paramount interest in the field of photovoltaics or mimicry of natural light-harvesting systems. With this in mind, a redox-active porous interpenetrated metal-organic framework (MOF), {Cd(bpdc)(bpNDI)]4.5H(2)ODMF}(n) (1) has been constructed from a mixed chromophoric system. The -oxo-bridged secondary building unit, {Cd-2(-OCO)(2)}, guides the parallel alignment of bpNDI (N,N-di(4-pyridyl)-1,4,5,8-naphthalenediimide) acceptor linkers, which are tethered with bpdc (bpdcH(2)=4,4-biphenyldicarboxylic acid) linkers of another entangled net in the framework, resulting in photochromic behaviour through inter-net electron transfer. Encapsulation of electron-donating aromatic molecules in the electron-deficient channels of 1 leads to a perfect donor-acceptor co-facial organization, resulting in long-lived charge-separated states of bpNDI. Furthermore, 1 and guest encapsulated species are characterised through electrochemical studies for understanding of their redox properties.

Low Resolution Face Recognition Across Variations in Pose and Illumination

We propose a completely automatic approach for recognizing low resolution face images captured in uncontrolled environment. The approach uses multidimensional scaling to learn a common transformation matrix for the entire face which simultaneously transforms the facial features of the low resolution and the high resolution training images such that the distance between them approximates the distance had both the images been captured under the same controlled imaging conditions. Stereo matching cost is used to obtain the similarity of two images in the transformed space. Though this gives very good recognition performance, the time taken for computing the stereo matching cost is significant. To overcome this limitation, we propose a reference-based approach in which each face image is represented by its stereo matching cost from a few reference images. Experimental evaluation on the real world challenging databases and comparison with the state-of-the-art super-resolution, classifier based and cross modal synthesis techniques show the effectiveness of the proposed algorithm.

Aurpegiaren detekziorako sistema baten garapen eta balidazioa

[ES]Hoy en día, la linea de investigación sobre la detección de rostros se ha incrementado, debido al uso y la influencia del mismo en diferentes aplicaciones. Por ejemplo, la mayoría de las cámaras digitales actuales, para mejorar la claridad de la imagen y la focalización, tienen incorporado un sistema de detección del rostro. La detección del rostro también es el primer paso para otras aplicaciones y lineas de investigación, como pueden ser el seguimiento de los ojos, y la vigilancia de la seguridad de varias aplicaciones, entre otros. Por esta razón, es necesario realizar una correcta detección facial. En esta tesis de máster, se realizará un análisis y estudio del estado del arte de la detección del rostro, para posteriormente realizar una aplicación práctica, así como su validación y análisis. El detector desarrollado es la conjunción del uso de diferentes cascadas de clasificadores basados en el método de Viola y Jones y las características de Lienhart, y un detector de piel.

Perturbational finite volume scheme for the one-dimensional Navier-Stokes equations

Starting from the second-order finite volume scheme,though numerical value perturbation of the cell facial fluxes, the perturbational finite volume (PFV) scheme of the Navier-Stokes (NS) equations for compressible flow is developed in this paper. The central PFV scheme is used to compute the one-dimensional NS equations with shock wave.Numerical results show that the PFV scheme can obtain essentially non-oscillatory solution.

Inter- and intramolecular enantioselective carbolithiation reactions

In this review we summarize recent developments in inter- and intramolecular enantioselective carbolithiation reactions carried out in the presence of a chiral ligand for lithium, such as (-)-sparteine, to promote facial selection on a C=C bond. This is an attractive approach for the construction of new carbon-carbon bonds in an asymmetric fashion, with the possibility of introducing further functionalization on the molecule by trapping the reactive organolithium intermediates with electrophiles.

Interface Fracture Behavior Of Electroplated Coating On Metal Substrate Under Compressive Strain

The inducement of interface fracture is crucial to the analysis of interfacial adhesion between coating and substrate. For electroplated coating/metal substrate adhering materials with strong adhesion, interface cracking and coating spalling are difficult to be induced by conventional methods. In this paper an improved bending test named as T-bend test was conducted on a model coating system, i.e. electroplated chromium on a steel substrate. After the test, cross-sections of the coated materials were prepared to compare the failure behaviors under tensile strain and compressive strain induced by T-bend test. And the observation results show that coating cracking, interface cracking and partial spalling appear step by step. Based on experimental results, a new method may be proposed to rank the coated materials with strong inter-facial adhesion. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Social saliency : visual psychophysics and single-neuron recordings in humans

My thesis studies how people pay attention to other people and the environment. How does the brain figure out what is important and what are the neural mechanisms underlying attention? What is special about salient social cues compared to salient non-social cues? In Chapter I, I review social cues that attract attention, with an emphasis on the neurobiology of these social cues. I also review neurological and psychiatric links: the relationship between saliency, the amygdala and autism. The first empirical chapter then begins by noting that people constantly move in the environment. In Chapter II, I study the spatial cues that attract attention during locomotion using a cued speeded discrimination task. I found that when the motion was expansive, attention was attracted towards the singular point of the optic flow (the focus of expansion, FOE) in a sustained fashion. The more ecologically valid the motion features became (e.g., temporal expansion of each object, spatial depth structure implied by distribution of the size of the objects), the stronger the attentional effects. However, compared to inanimate objects and cues, people preferentially attend to animals and faces, a process in which the amygdala is thought to play an important role. To directly compare social cues and non-social cues in the same experiment and investigate the neural structures processing social cues, in Chapter III, I employ a change detection task and test four rare patients with bilateral amygdala lesions. All four amygdala patients showed a normal pattern of reliably faster and more accurate detection of animate stimuli, suggesting that advantageous processing of social cues can be preserved even without the amygdala, a key structure of the “social brain”. People not only attend to faces, but also pay attention to others’ facial emotions and analyze faces in great detail. Humans have a dedicated system for processing faces and the amygdala has long been associated with a key role in recognizing facial emotions. In Chapter IV, I study the neural mechanisms of emotion perception and find that single neurons in the human amygdala are selective for subjective judgment of others’ emotions. Lastly, people typically pay special attention to faces and people, but people with autism spectrum disorders (ASD) might not. To further study social attention and explore possible deficits of social attention in autism, in Chapter V, I employ a visual search task and show that people with ASD have reduced attention, especially social attention, to target-congruent objects in the search array. This deficit cannot be explained by low-level visual properties of the stimuli and is independent of the amygdala, but it is dependent on task demands. Overall, through visual psychophysics with concurrent eye-tracking, my thesis found and analyzed socially salient cues and compared social vs. non-social cues and healthy vs. clinical populations. Neural mechanisms underlying social saliency were elucidated through electrophysiology and lesion studies. I finally propose further research questions based on the findings in my thesis and introduce my follow-up studies and preliminary results beyond the scope of this thesis in the very last section, Future Directions.

Estudo clínico randomizado duplo cego comparando duas técnicas de plicatura nasal após osteotomias tipo Le Fort I

A correção de deformidades esqueléticas da face por meio de um tratamento ortodôntico-cirúrgico tornou-se uma opção segura e previsível. Os movimentos ósseos são milimetricamente calculados e executados cirurgicamente, assim como a oclusão é meticulosamente engrenada através dos movimentos ortodônticos. Os efeitos que os tecidos moles sofrem com as cirurgias ortognáticas são, no entanto, menos previsíveis, e apesar do principal objetivo da cirurgia ortognática ser uma melhora funcional, o componente estético é sem dúvida de extrema importância. Em especial, a região de base alar apresenta resultados muito variáveis, a despeito dos bons resultados esqueléticos atingidos. O objetivo deste estudo foi comparar 2 diferentes tipos de sutura utilizados na região de base do nariz, e observar qual tipo apresenta um resultado que melhor acompanhe os movimentos realizados pelo tecido esquelético. Trinta e cinco pacientes foram aleatoriamente distribuídos em 2 grupos. O grupo 1 funcionou como controle e os pacientes receberam a plicatura nasal intra-oral, que é o tipo de plicatura nasal mais descrito na literatura. Já os pacientes do grupo 2 receberam plicatura nasal extra-oral. Para análise estatística foram calculadas as médias e desvios padrões dos grupos, e a hipótese nula de que não havia diferença entre os 2 grupos foi testata com o teste T de Student. Em ambos os grupos ocorreu um alargamento da base do nariz, porém a média de alargamento do grupo 1 foi de 2,50 milímetros (mm), enquanto que a média de alargamento do grupo 2 foi de 1,26 mm. Além disso, o desvio padrão foi menor para o grupo 2, e a hipótese nula foi rejeitada (p<0,05), demonstrando que a diferença entre os grupos foi estatisticamente significativa. Pôde-se concluir que quando objetiva-se um controle mais previsível e rigoroso da base do nariz, a plicatura nasal extra-oral cumprirá melhor esta função.

Resultados da expansão de maxila cirurgicamente assistida sem disjunção ptérigomaxilar: uma avaliação tridimensional

A expansão rápida da maxila cirurgicamente assistida tornou-se amplamente utilizada e muito aceitável no tratamento da deficiência maxilar de pacientes adolescentes e adultos. Diversas técnicas cirúrgicas foram propostas ao longo dos anos com o objetivo de solucionar este problema de forma eficiente, com estabilidade dos resultados e baixa morbidade. Controvérsias em relação ao procedimento cirúrgico persistem, principalmente relacionadas a quais osteotomias devem ser realizadas para se obter bons resultados. O objetivo deste trabalho foi avaliar os resultados da expansão ortocirúrgica da maxila realizando osteotomias nas paredes laterais da maxila e na sutura palatina mediana. Foram selecionados dezessete pacientes adultos portadores de deficiência transversa maxilar, com média de idade de 24 anos e 8 meses; todos foram submetidos a exames de tomografia computadorizada convencional e moldagens maxilares previamente ao procedimento cirúrgico e após três meses, no mínimo, do término de ativação e estabilização do aparelho expansor. As medidas do pós-cirúrgico foram confrontadas com as do pré-cirúrgico e os resultados foram comparados e analisados estatisticamente. Foi obtida a expansão desejada clinicamente em todos os pacientes. No entanto, a quantidade de expansão na região de molares foi estatisticamente maior nas áreas referentes aos dentes, enquanto que os resultados obtidos referentes aos caninos se mostraram similares nas três regiões maxilares avaliadas. Quando comparadas às regiões de caninos e molares entre si, a expansão intercaninos foi maior na altura dos forames palatinos e o inverso ocorreu nas regiões de processo alveolar e dentária, nas quais a expansão intermolar foi maior.

Avaliação da fidelidade da referência externa em tecidos moles na cirurgia ortognática da maxila

Esse trabalho teve o objetivo de analisar a fidelidade da referência externa em tecidos moles no auxílio do posicionamento vertical da maxila. Foram selecionados 40 pacientes portadores de deformidade dentofacial e submetidos à osteotomia total da maxila. Os indivíduos foram divididos em 2 grupos no intuíto de avaliar duas técnicas de referência externa: a utilização da sutura em tecidos moles e o uso do fio de Kirschner. Esta última foi utilizada como a técnica do grupo-controle. Os dados foram colhidos em duas fases. Na primeira delas, foi realizada a mensuração da posição vertical da maxila antes da osteotomia Le Fort I e após a fixação da maxila, utilizando a referência externa. A partir desses números, foi obtida a alteração vertical de cada caso, colhida durante a cirurgia. Na segunda fase da coleta de dados, foram realizadas mensurações verticais da maxila baseadas nas radiografias cefalométricas pré e pós-operatórias. Assim, foi obtido o valor da alteração vertical de cada caso, baseado na documentação radiográfica. Após esta etapa, foi calculada a diferença entre a alteração vertical obtida durante a cirurgia e a alteração vertical colhida a partir das radiografias. Dessa forma, foram obtidos valores que correspondem às imperfeições no posicionamento vertical da maxila de cada paciente, tendo como base a posição do incisivo central superior. Os resultados foram comparados e analisados estatisticamente. A média aritmética da precisão no posicionamento vertical da maxila no grupo-controle foi de 0,52mm e do grupo da referência em tecidos moles foi de 0,65mm. A aplicação do teste t de Student a 5% revelou que não houve diferença estatística significativa entre o grau de precisão das duas técnicas de referência externa (P=0,429). Como conclusão, observou-se que as duas técnicas foram eficazes no auxílio ao posicionamento vertical da maxila e que a referência externa em tecidos moles apresentou um grau de precisão semelhante ao valor obtido com a técnica do fio de Kirschner.

Análise da dissipação das tensões em dentes humanos restaurados com facetas laminadas de cerâmica, com três tipos de preparos, através do método dos elementos finitos

O objetivo deste trabalho é analisar in vitro a dissipação de tensões em incisivos centrais superiores humanos restaurados com facetas de cerâmica feldspática, através da análise do método dos elementos finitos, considerando cargas funcionais de mastigação e corte dos alimentos, em função de três tipos de preparos utilizados: sem proteção incisal; com proteção incisal em ângulo e com proteção incisal em degrau palatino. Foram utilizadas modelagens bidimensionais de um incisivo central superior e suas estruturas de suporte, simulando três situações: (Primeira modelagem) incisivo central superior com desgaste vestibular (em forma de janela); (Segunda modelagem) incisivo central superior com desgaste vestibular e proteção incisal em plano inclinado; (Terceira modelagem) incisivo central superior com desgaste vestibular, e proteção incisal com degrau palatino. Foi considerada uma carga (P=100N) com uma inclinação de 45 concentrada, simulando a região de contato do incisivo central inferior com o superior durante a mastigação e uma na região de contato topo a topo dos incisivos superior e inferior, simulando o corte dos alimentos. Após a análise dos dados obtidos pela distribuição de tensões, pode-se concluir que quanto à dissipação das tensões em todo o sistema proposto, com a aplicação de carga em 45, não foram observadas mudanças no estado tensional nos três diferentes preparos. Quando foi aplicada carga vertical, simulando o contato de topo, houve variação no estado tensional no sistema do dente com preparo em janela. Nas facetas, com a aplicação de carga em 45, nos preparos em janela e com proteção incisal em plano inclinado o resultado foi semelhante nos valores tensionais enquanto, nas facetas em dentes preparados com proteção incisal com degrau palatino, a distribuição foi mais homogênea tendo valores superiores, mostrando que o abraçamento do dente diminuiu a flexão.

Morfologia dentofacial e características oclusais dos índios Arara: revisitando o papel da hereditariedade e da dieta na etiologia da má oclusão

A influência da dieta e da hereditariedade nas características dentofaciais foi avaliada através do exame de duas populações indígenas amazônicas divididas por um processo de fissão linear. Os indígenas que constituem a aldeia Arara-Iriri são descendentes de um único casal expulso da aldeia Arara-Laranjal. O crescimento da aldeia Iriri ocorreu pelo acasalamento de parentes próximos, ratificado por um alto coeficiente de consanguinidade (F=0,25, p<0,001). A epidemiologia da má oclusão e das características da face foi analisada nos indivíduos entre dois e 22 anos, das aldeias Iriri (n=46) e Laranjal (n=130). A biometria da dentição e da face foi obtida em 55 indígenas em dentição permanente sem perdas dentárias, através da fotogrametria facial e dos modelos de gesso. O desgaste dentário foi examinado em 126 indivíduos através da análise de regressão múltipla. Os resultados revelaram uma determinação significativa da idade no desgaste dos dentes (R2=87,6, p<0,0001), que se mostrou semelhante entre as aldeias (R2=0,027, p=0,0935). Por outro lado, diferenças marcantes foram observadas nas características dentofaciais. Revelou-se uma face mais vertical (dolicofacial) entre os índios Iriri e o predomínio do tipo braquifacial nos indígenas da aldeia original, corroborado pela fotogrametria. Uma face sagitalmente normal foi observada em 97,7% da aldeia Laranjal, enquanto faces convexas (26,1%, RR-16,96) e côncavas (15,2%, RR=19,78) eram mais prevalentes na aldeia Iriri (p<0,001). A biprotrusão, com consequente redução do ângulo nasolabial, era uma característica comum entre os Arara, porém com maior prevalência no grupo Iriri (RP=1,52, p=0,0002). A prevalência da má oclusão foi significativamente mais alta na aldeia Iriri (RP= 1,75, p=0,0007). A maioria da população da aldeia original (83,8%) apresentou uma relação normal entre os arcos dentários, contudo, na aldeia resultante (Iriri), 34,6% dos indivíduos era Classe III (RP=6,01, p<0,001) e 21,7% era Classe II (RP=2,02, p=0,05). Enquanto nenhum caso de apinhamento e de sobremordida foi observado na aldeia Iriri, a razão da prevalência era 2,64 vezes maior para a mordida aberta anterior (p=0,003), 2,83 vezes (p<0,001) para a mordida cruzada anterior, 3,93 (p=0,03) para a sobressaliência aumentada, e de 4,71 (p=0,02) para a mordida cruzada posterior. Observou-se uma alta prevalência das perdas dentárias, sem diferença entre as aldeias (RP=1,46, p=0,11). O exame dos modelos revelou uma tendência de incisivos maiores e pré-molares e caninos menores na aldeia Iriri, delineando uma semelhança na massa dentária total entre as aldeias, que, aliada a arcadas dentárias maiores, justificaram o menor índice de irregularidade dos incisivos entre esses indígenas. Esses resultados minimizam a influência do desgaste dentário, uma evidência direta de como um indivíduo se alimentou no passado, no desenvolvimento dentofacial e enfatizam o predomínio da hereditariedade, através da endogamia, na etiologia da variação anormal da oclusão dentária e da morfologia da face.

Validade e confiabilidade do Questionário de Qualidade de Vida para Pacientes Orto-cirúrgicos (B-OQLQ)

O Orthognathic Quality of Life Questionnaire (OQLQ) foi desenvolvido em 2000 e validado em 2002, com o objetivo de analisar os impactos e benefícios do tratamento orto-cirúrgico na qualidade de vida dos pacientes. O objetivo deste trabalho foi avaliar a validade de construto e confiabilidade da versão brasileira deste instrumento, B-OQLQ, para verificar se, no processo de adaptação transcultural, as propriedades psicométricas do questionário original foram mantidas. Para tal, foi realizado um estudo seccional com uma amostra composta por cento e um pacientes com necessidade de tratamento ortodôntico-cirúrgico no Hospital Universitário Pedro Ernesto (HUPE) e na Faculdade de Odontologia da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ), utilizando o B-OQLQ na forma de autopreenchimento. A média de idade dos pacientes foi de 26,51 (dp= 9,25), sendo a maioria do sexo feminino (58,42%; n=59) e maior que 21 anos (n=68, 67,33%). Quanto ao tipo de cirurgia, 42,57% (n=43) da amostra necessitavam fazer procedimento cirúrgico que envolveria as duas bases ósseas, 16,83% (n=17) necessitavam operar apenas uma das bases ósseas e para 40,59% (n=41) dos pacientes ainda não era possível definir qual o tipo de cirurgia seria necessária. Uma ortodontista treinada examinou os dentes dos pacientes para registrar o Índice de Dentes Cariados, Perdidos e Obturados (CPOD). A validade de construto foi acessada através do teste de correlação de Spearman entre as pontuações do B-OQLQ e do questionário Oral Health Impact Profile (OHIP-14) e das pontuações do B-OQLQ com as pontuações obtidas através de indicadores subjetivos e objetivos de saúde. A confiabilidade foi acessada em termos de consistência interna e estabilidade (teste-reteste), utilizando-se o alfa de Cronbach e o Coeficiente de Correlação Intraclasse (CCI), respectivamente. Os escores do B-OQLQ se correlacionaram significativamente com: o escore total do OHIP-14 (rs=0,70, p<0,001), a saúde bucal percebida (rs=-0,24, p=0,02), a qualidade de vida medida por um item único de avaliação (rs=-0,29, p=0,03), a satisfação com a aparência física (rs=-0,40, p<0,001) e a satisfação com a aparência facial (rs=-0,39, p=0,0001). Foi encontrada uma associação entre a faixa etária e o escore total do B-OQLQ (p=0,0012), sendo que pacientes maiores de 21 anos obtiveram escores mais elevados que pacientes mais novos. A associação entre o escore total do B-OQLQ e o tipo de cirurgia não foi estatisticamente significativa. O alfa de Cronbach e o CCI foram 0,95 e 0,90, respectivamente. Os domínios do B-OQLQ que mais causaram impacto na qualidade de vida foram aspectos sociais da deformidade (13,0; dp= 10,54) e estética facial (11,81; dp= 6,23). A versão brasileira do questionário OQLQ se mostrou um instrumento válido e confiável, com boas propriedades psicométricas podendo, portanto, ser considerada um instrumento apropriado para acessar o impacto da deformidade dentofacial na qualidade de vida de pacientes portadores desta condição.