Texture analysis by multi-resolution fractal descriptors

This work proposes a novel texture descriptor based on fractal theory. The method is based on the Bouligand- Minkowski descriptors. We decompose the original image recursively into four equal parts. In each recursion step, we estimate the average and the deviation of the Bouligand-Minkowski descriptors computed over each part. Thus, we extract entropy features from both average and deviation. The proposed descriptors are provided by concatenating such measures. The method is tested in a classification experiment under well known datasets, that is, Brodatz and Vistex. The results demonstrate that the novel technique achieves better results than classical and state-of-the-art texture descriptors, such as Local Binary Patterns, Gabor-wavelets and co-occurrence matrix.

Multiscale fractal descriptors applied to nanoscale images

This work proposes the application of fractal descriptors to the analysis of nanoscale materials under different experimental conditions. We obtain descriptors for images from the sample applying a multiscale transform to the calculation of fractal dimension of a surface map of such image. Particularly, we have used the Bouligand-Minkowski fractal dimension. We applied these descriptors to discriminate between two titanium oxide films prepared under different experimental conditions. Results demonstrate the discrimination power of proposed descriptors in such kind of application.

Combining fractal and deterministic walkers for texture analysis and classification

In this paper,we present a novel texture analysis method based on deterministic partially self-avoiding walks and fractal dimension theory. After finding the attractors of the image (set of pixels) using deterministic partially self-avoiding walks, they are dilated in direction to the whole image by adding pixels according to their relevance. The relevance of each pixel is calculated as the shortest path between the pixel and the pixels that belongs to the attractors. The proposed texture analysis method is demonstrated to outperform popular and state-of-the-art methods (e.g. Fourier descriptors, occurrence matrix, Gabor filter and local binary patterns) as well as deterministic tourist walk method and recent fractal methods using well-known texture image datasets.

Supervised classification of basaltic aggregate particles based on texture properties

The strength and durability of materials produced from aggregates (e.g., concrete bricks, concrete, and ballast) are critically affected by the weathering of the particles, which is closely related to their mineral composition. It is possible to infer the degree of weathering from visual features derived from the surface of the aggregates. By using sound pattern recognition methods, this study shows that the characterization of the visual texture of particles, performed by using texture-related features of gray scale images, allows the effective differentiation between weathered and nonweathered aggregates. The selection of the most discriminative features is also performed by taking into account a feature ranking method. The evaluation of the methodology in the presence of noise suggests that it can be used in stone quarries for automatic detection of weathered materials.

Zooplankton biomass estimation from digitized images: a comparison between subtropical and Antarctic organisms

The measurement of mesozooplankton biomass in the ocean requires the use of analytical procedures that destroy the samples. Alternatively, the development of methods to estimate biomass from optical systems and appropriate conversion factors could be a compromise between the accuracy of analytical methods and the need to preserve the samples for further taxonomic studies. The conversion of the body area recorded by an optical counter or a camera, by converting the digitized area of an organism into individual biomass, was suggested as a suitable method to estimate total biomass. In this study, crustacean mesozooplankton from subtropical waters were analyzed, and individual dry weight and body area were compared. The obtained relationships agreed with other measurements of biomass obtained from a previous study in Antarctic waters. Gelatinous mesozooplankton from subtropical and Antarctic waters were also sampled and processed for body area and biomass. As expected, differences between crustacean and gelatinous plankton were highly significant. Transparent gelatinous organisms have a lower dry weight per unit area. Therefore, to estimate biomass from digitized images, pattern recognition discerning, at least, between crustaceans and gelatinous forms is required.

Multi-Sensor people counting

[EN]An accurate estimation of the number of people entering / leaving a controlled area is an interesting capability for automatic surveil- lance systems. Potential applications where this technology can be ap- plied include those related to security, safety, energy saving or fraud control. In this paper we present a novel con guration of a multi-sensor system combining both visual and range data specially suited for trou- blesome scenarios such as public transportation. The approach applies probabilistic estimation lters on raw sensor data to create intermediate level hypothesis that are later fused using a certainty-based integration stage. Promising results have been obtained in several tests performed on a realistic test bed scenario under variable lightning conditions.

Gender classification in large databases

[EN]In this paper, we address the challenge of gender classi - cation using large databases of images with two goals. The rst objective is to evaluate whether the error rate decreases compared to smaller databases. The second goal is to determine if the classi er that provides the best classi cation rate for one database, improves the classi cation results for other databases, that is, the cross-database performance.

Improving gender classification accuracy in the wild

[EN]In this paper, we focus on gender recognition in challenging large scale scenarios. Firstly, we review the literature results achieved for the problem in large datasets, and select the currently hardest dataset: The Images of Groups. Secondly, we study the extraction of features from the face and its local context to improve the recognition accuracy. Diff erent descriptors, resolutions and classfii ers are studied, overcoming previous literature results, reaching an accuracy of 89.8%.

People semantic description and re-identification from point cloud geometry

The automatic extraction of biometric descriptors of anonymous people is a challenging scenario in camera networks. This task is typically accomplished making use of visual information. Calibrated RGBD sensors make possible the extraction of point cloud information. We present a novel approach for people semantic description and re-identification using the individual point cloud information. The proposal combines the use of simple geometric features with point cloud features based on surface normals.

On using periocular biometric for gender classification in the wild

[EN]Gender information may serve to automatically modulate interaction to the user needs, among other applications. Within the Computer Vision community, gender classification (GC) has mainly been accomplished with the facial pattern. Periocular biometrics has recently attracted researchers attention with successful results in the context of identity recognition. But, there is a lack of experimental evaluation of the periocular pattern for GC in the wild. The aim of this paper is to study the performance of this specific facial area in the currently most challenging large dataset for the problem.

An analysis of automatic gender classification

[EN]Different researches suggest that inner facial features are not the only discriminative features for tasks such as person identification or gender classification. Indeed, they have shown an influence of features which are part of the local face context, such as hair, on these tasks. However, object-centered approaches which ignore local context dominate the research in computational vision based facial analysis. In this paper, we performed an analysis to study which areas and which resolutions are diagnostic for the gender classification problem. We first demonstrate the importance of contextual features in human observers for gender classification using a psychophysical ”bubbles” technique.

Workflow Patterns for Service Oriented Computing in JOLIE

Il presente lavoro di tesi ha come punto focale la descrizione, la verifica e la dimostrazione della realizzabilità dei Workflow Patterns di Gestione del Flusso(Control-Flow) e Risorse (Resource) definiti da parte della Workflow Pattern Initiative (WPI)in JOLIE, un innovativo linguaggio di programmazione orientato ai servizi nato nell'ambito del Service Oriented Computing. Il Service Oriented Computing (SOC) è un nuovo modo di pensare la programmazione di applicazioni distribuite, i cui concetti fondamentali sono i servizi e la composizione. L’approccio SOC definisce la possibilità di costruire un’applicazione in funzione dei servizi che ne realizzano il comportamento tramite una loro composizione, definita secondo un particolare flusso di lavoro. Allo scopo di fornire la necessaria conoscenza per capire la teoria, le meccaniche e i costrutti di JOLIE utilizzati per la realizzazione dei pattern, il seguente lavoro di tesi è stato diviso in quattro parti, corrispondenti ad altrettanti capitoli. Nel primo capitolo viene riportata una descrizione generale del SOC e della Business Process Automation (BPA), che costituisce l’ambiente in cui il SOC è inserito. Per questo viene fatta una disamina della storia informatica sui sistemi distribuiti, fino ad arrivare ai sistemi odierni, presentando in seguito il contesto del BPA e delle innovazioni derivanti dalle sue macro-componenti, di cui il SOC fa parte. Continuando la descrizione dell’approccio Service Oriented, ne vengono presentati i requisiti (pre-condizioni) e si cerca di dare una definizione precisa del termine “servizio”, fino all'enunciazione dei principi SOC declinati nell’ottica delle Service Oriented Architectures, presentando in ultimo i metodi di composizione dei servizi, tramite orchestrazione e coreografia. L’ultima sezione del capitolo prende in considerazione il SOC in un’ottica prettamente industriale e ne evidenzia i punti strategici. Il secondo capitolo è incentrato sulla descrizione di JOLIE, gli aspetti fondamentali dell’approccio orientato ai servizi, che ne caratterizzano profondamente la definizione concettuale (SOCK), e la teoria della composizione dei servizi. Il capitolo non si pone come una descrizione esaustiva di tutte le funzionalità del linguaggio, ma considera soprattutto i concetti teorici, le strutture di dati, gli operatori e i costrutti di JOLIE utilizzati per la dimostrazione della realizzabilità dei Workflow Pattern del capitolo successivo. Il terzo capitolo, più lungo e centrale rispetto agli altri, riguarda la realizzazione dei workflow pattern in JOLIE. All'inizio del capitolo viene fornita una descrizione delle caratteristiche del WPI e dei Workflow Pattern in generale. In seguito, nelle due macro-sezioni relative ai Control-Flow e Resource pattern vengono esposte alcune nozioni riguardanti le metodologie di definizione dei pattern (e.g. la teoria sulla definizione delle Colored Petri Nets) e le convezioni adottate dal WPI, per passare in seguito al vero e proprio lavoro (sperimentale) di tesi riguardo la descrizione dei pattern, l’analisi sulla loro realizzabilità in JOLIE, insieme ad un codice di esempio che esemplifica quanto affermato dall'analisi. Come sommario delle conclusioni raggiunte sui pattern, alla fine di ognuna delle due sezioni definite in precedenza, è presente una scheda di valutazione che, con lo stesso metodo utilizzato e definito dalla WPI, permette di avere una rappresentazione generale della realizzabilità dei pattern in JOLIE. Il quarto capitolo riguarda gli esiti tratti dal lavoro di tesi, riportando un confronto tra le realizzazioni dei pattern in JOLIE e le valutazioni del WPI rispetto agli altri linguaggi da loro considerati e valutati. Sulla base di quanto ottenuto nel terzo capitolo vengono definite le conclusioni del lavoro portato avanti sui pattern e viene delineato un’eventuale scenario riguardante il proseguimento dell’opera concernente la validazione ed il completamento della studio. In ultimo vengono tratte alcune conclusioni sia riguardo JOLIE, nel contesto evolutivo del linguaggio e soprattutto del progetto open-source che è alla sua base, sia sul SOC, considerato nell’ambito del BPA e del suo attuale ambito di sviluppo dinamico.

Verkehrsmonitoring mit Hilfe von Radarfernerkundung

Für die Zukunft wird eine Zunahme an Verkehr prognostiziert, gleichzeitig herrscht ein Mangel an Raum und finanziellen Mitteln, um weitere Straßen zu bauen. Daher müssen die vorhandenen Kapazitäten durch eine bessere Verkehrssteuerung sinnvoller genutzt werden, z.B. durch Verkehrsleitsysteme. Dafür werden räumlich aufgelöste, d.h. den Verkehr in seiner flächenhaften Verteilung wiedergebende Daten benötigt, die jedoch fehlen. Bisher konnten Verkehrsdaten nur dort erhoben werden, wo sich örtlich feste Meßeinrichtungen befinden, jedoch können damit die fehlenden Daten nicht erhoben werden. Mit Fernerkundungssystemen ergibt sich die Möglichkeit, diese Daten flächendeckend mit einem Blick von oben zu erfassen. Nach jahrzehntelangen Erfahrungen mit Fernerkundungsmethoden zur Erfassung und Untersuchung der verschiedensten Phänomene auf der Erdoberfläche wird nun diese Methodik im Rahmen eines Pilotprojektes auf den Themenbereich Verkehr angewendet. Seit Ende der 1990er Jahre wurde mit flugzeuggetragenen optischen und Infrarot-Aufnahmesystemen Verkehr beobachtet. Doch bei schlechten Wetterbedingungen und insbesondere bei Bewölkung, sind keine brauchbaren Aufnahmen möglich. Mit einem abbildenden Radarverfahren werden Daten unabhängig von Wetter- und Tageslichtbedingungen oder Bewölkung erhoben. Im Rahmen dieser Arbeit wird untersucht, inwieweit mit Hilfe von flugzeuggetragenem synthetischem Apertur Radar (SAR) Verkehrsdaten aufgenommen, verarbeitet und sinnvoll angewendet werden können. Nicht nur wird die neue Technik der Along-Track Interferometrie (ATI) und die Prozessierung und Verarbeitung der aufgenommenen Verkehrsdaten ausführlich dargelegt, es wird darüberhinaus ein mit dieser Methodik erstellter Datensatz mit einer Verkehrssimulation verglichen und bewertet. Abschließend wird ein Ausblick auf zukünftige Entwicklungen der Radarfernerkundung zur Verkehrsdatenerfassung gegeben.

Kostimulatorische Rezeptoren in der Aktivierung humaner neutrophiler Granulozyten

Neutrophile Granulozyten spielen eine wichtige Rolle in der ersten Phase der Inflammation. Sie infiltrieren den Infektionsort um den eingedrungenen Erreger zu bekämpfen und Ihre Effektor Funktion auszuführen. Neben den Mustererkennenden Rezeptoren des angeborenen Immunsystems (pattern recognition receptors) werden weitere Rezeptoren auf der Oberfläche von neutrophilen Granulozyten exprimiert, welche zur Aktivierung der Zelle beitragen können. In dieser arbeit wurden der Herpes Virus Entry Mediator (HVEM) und Triggering Receptor expressed on Myeloid Cells-1 (TREM-1) auf neutrophilen untersucht. Für HVEM konnte eine synergistische Aktivierung von neutrophilen Granulozyten im Zusammenspiel mit Toll like Rezeptor (TLR) Liganden nachgewiesen werden. Für TREM-1 konnte ein Vorhandensein eines Liganden auch Thrombozyten beschrieben. Es wurden weiterhin Mechanismen untersucht und beschrieben, welche für die synergistische Aktivierung von neutrophilen Granulozyten verantwortlich sind, welche nach TREM-1 und TLR Stimulation erkennbar ist.

Impatto ambientale dei rifiuti e degli sprechi agroalimentari in Europa e in Italia

Nonostante il fatto che una gran parte del mondo viva ancora oggi a livelli di sussistenza, i dati in nostro possesso ci indicano che le attività umane stanno esaurendo le risorse ambientali del pianeta. La causa di questo eccessivo sfruttamento delle risorse è da ricercare nei pattern non sostenibili di produzione e consumo dei paesi sviluppati. La preoccupazione per le conseguenze sull'ambiente e la lotta al cambiamento climatico hanno posto le politiche ambientali al centro dell'attenzione internazionale. Il Protocollo di Kyoto e la Commissione Europea hanno stabilito degli obiettivi di riduzione delle emissioni di gas serra, rispettivamente del 12% entro il 2012 e del 20% entro il 2020. All'interno del Protocollo di Kyoto l'obiettivo per l'Italia è ridurre del 6,5% le emissioni di gas serra nazionali rispetto al 1990. Le politiche mirate alla riduzione delle emissioni di gas serra hanno in genere come obiettivo gli impianti energetici e i trasporti. Poca attenzione viene data alla filiera agroalimentare pur sapendo che l'agricoltura ha un forte impatto sull'ambiente e recenti studi stimano che circa il 50% del cibo prodotto viene perso o buttato via dalla produzione al consumo. Alla luce di questi dati, il mio lavoro di tesi ha avuto come obiettivo quello di quantificare i rifiuti e gli sprechi agroalimentari in Europa e in Italia e stimare l'impatto ambientale associato. I dati raccolti in questa tesi mettono in evidenza l'importanza di migliorare l'efficienza della filiera agroalimentare per ridurre l'impatto ambientale nazionale e rispettare gli accordi internazionali sulla lotta ai cambiamenti climatici.