Vidéosurveillance intelligente pour la détection de chutes chez les personnes âgées

Les pays industrialisés comme le Canada doivent faire face au vieillissement de leur population. En particulier, la majorité des personnes âgées, vivant à domicile et souvent seules, font face à des situations à risques telles que des chutes. Dans ce contexte, la vidéosurveillance est une solution innovante qui peut leur permettre de vivre normalement dans un environnement sécurisé. L’idée serait de placer un réseau de caméras dans l’appartement de la personne pour détecter automatiquement une chute. En cas de problème, un message pourrait être envoyé suivant l’urgence aux secours ou à la famille via une connexion internet sécurisée. Pour un système bas coût, nous avons limité le nombre de caméras à une seule par pièce ce qui nous a poussé à explorer les méthodes monoculaires de détection de chutes. Nous avons d’abord exploré le problème d’un point de vue 2D (image) en nous intéressant aux changements importants de la silhouette de la personne lors d’une chute. Les données d’activités normales d’une personne âgée ont été modélisées par un mélange de gaussiennes nous permettant de détecter tout événement anormal. Notre méthode a été validée à l’aide d’une vidéothèque de chutes simulées et d’activités normales réalistes. Cependant, une information 3D telle que la localisation de la personne par rapport à son environnement peut être très intéressante pour un système d’analyse de comportement. Bien qu’il soit préférable d’utiliser un système multi-caméras pour obtenir une information 3D, nous avons prouvé qu’avec une seule caméra calibrée, il était possible de localiser une personne dans son environnement grâce à sa tête. Concrêtement, la tête de la personne, modélisée par une ellipsoide, est suivie dans la séquence d’images à l’aide d’un filtre à particules. La précision de la localisation 3D de la tête a été évaluée avec une bibliothèque de séquence vidéos contenant les vraies localisations 3D obtenues par un système de capture de mouvement (Motion Capture). Un exemple d’application utilisant la trajectoire 3D de la tête est proposée dans le cadre de la détection de chutes. En conclusion, un système de vidéosurveillance pour la détection de chutes avec une seule caméra par pièce est parfaitement envisageable. Pour réduire au maximum les risques de fausses alarmes, une méthode hybride combinant des informations 2D et 3D pourrait être envisagée.

Évaluation de stratégies pour améliorer l'observance de la biosécurité sur les fermes avicoles au Québec

La problématique de l’observance de la biosécurité est présente dans tous les types de production. Il est essentiel de définir des stratégies pour améliorer l’application des mesures de biosécurité. Cette étude décrit l’application des mesures de biosécurité à l’entrée et à la sortie de 24 bâtiments d’élevages avicoles au Québec, Canada. L’effet des audits et de caméras visibles sur l’observance a été étudié, de même que les déterminants de l’observance. De plus, la relation entre l’observance et les profils de personnalité, l’expérience et l’éducation a été décrite. L’application des mesures de biosécurité a été évaluée à l’aide de caméras cachées. L’observance à court terme (deux premières semaines) et à moyen terme (six mois plus tard) a été déterminée. Basés sur les résultats du groupe contrôle, 44 différentes erreurs lors de l’application des mesures de biosécurité ont été observées à l’entrée et la sortie des bâtiments. La plupart étaient reliées à la délimitation des zones (propre versus contaminée). La nature et la fréquence des erreurs suggèrent un manque de compréhension des principes associés aux mesures de biosécurité. Le visionnement des vidéos a révélé 3055 visites par 277 individus différents (136 employés, 123 visiteurs, 3 superviseurs et 15 éleveurs). Les résultats ont démontré que les audits n’avaient pas d’impact sur l’observance des employés. Les caméras visibles ont eu un impact, à court terme, sur le port de bottes et le respect des zones durant la visite. Par contre, six mois plus tard, l’observance avait significativement diminué, au point de ne plus être statistiquement plus élevée que le groupe contrôle. La durée et le moment de la visite, la présence de l’éleveur ou d’un observateur, la conception de l’entrée, le nombre de bâtiments, le nombre de mesures de biosécurité exigé, le type de bottes, le genre et être membre de la famille de l’éleveur étaient significativement associés à l’observance de certaines mesures. Finalement, trois traits de la personnalité étaient associés à l’observance: responsabilité, orienté vers l’action et complexité, de même que le nombre d’années d’expérience et le niveau d’éducation. Il est nécessaire d’améliorer la formation en matière de biosécurité en fournissant du matériel de formation à tous les intervenants qui démontrent pourquoi et comment appliquer les mesures de biosécurité. La formation continue devrait également aborder les problématiques reliées aux caractéristiques de visites et de fermes. Améliorer la conception des entrées de bâtiments devrait contribuer à augmenter et à maintenir l’observance. L’identification de traits de personnalité associés à l’observance peut avoir des implications sur la sélection des candidats à l’embauche ou sur l’attribution de tâches et sur la planification des programmes de formation.

Les enclaves résidentielles introverties dans la communauté métropolitaine de Montréal, une étape ultime vers la fermeture résidentielle.

Plusieurs logiciels utilisés dans la réalisation des pièces graphiques incluses dans ce mémoire : ArcGIS 10; Autocad 2012; GIS Consortium de la Ville de Chicago; PowerPoint 2010, Photoshop... etc. Notre recherche est la première et la seule qui aborde le phénomène de l'introversion résidentielle au Québec. Elle se focalise sur le postulat de la représentation du phénomène de l’introversion résidentielle autant qu’une forme urbaine fermée ou semi-fermée d’une descendance accouplée aux GCs étatsuniennes. De la gated community américaine vers l’enclave francilienne, à l’introversion résidentielle montréalaise. À l'aide de notre analyse typo-morphologique, basée principalement sur la théorie de Rossi (1966), nous avons dévoilé sur un nouveau fait urbain qui existe dans la communauté métropolitaine de Montréal. Nous l'avions désigné par : enclaves résidentielles introverties (ERI).

Postures et mutations du plan-séquence fixe, du cinéma des premiers temps à YouTube

Pour respecter les droits d'auteur, la version électronique de ce mémoire a été dépouillée de ses documents visuels. La version intégrale du mémoire a été déposée au Service de la gestion des documents et des archives de l'Université de Montréal.

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.

Détection de chute à l'aide d'une caméra de profondeur

Les chutes chez les personnes âgées représentent un problème important de santé publique. Des études montrent qu’environ 30 % des personnes âgées de 65 ans et plus chutent chaque année au Canada, entraînant des conséquences néfastes sur les plans individuel, familiale et sociale. Face à une telle situation la vidéosurveillance est une solution efficace assurant la sécurité de ces personnes. À ce jour de nombreux systèmes d’assistance de services à la personne existent. Ces dispositifs permettent à la personne âgée de vivre chez elle tout en assurant sa sécurité par le port d'un capteur. Cependant le port du capteur en permanence par le sujet est peu confortable et contraignant. C'est pourquoi la recherche s’est récemment intéressée à l’utilisation de caméras au lieu de capteurs portables. Le but de ce projet est de démontrer que l'utilisation d'un dispositif de vidéosurveillance peut contribuer à la réduction de ce fléau. Dans ce document nous présentons une approche de détection automatique de chute, basée sur une méthode de suivi 3D du sujet en utilisant une caméra de profondeur (Kinect de Microsoft) positionnée à la verticale du sol. Ce suivi est réalisé en utilisant la silhouette extraite en temps réel avec une approche robuste d’extraction de fond 3D basée sur la variation de profondeur des pixels dans la scène. Cette méthode se fondera sur une initialisation par une capture de la scène sans aucun sujet. Une fois la silhouette extraite, les 10% de la silhouette correspondant à la zone la plus haute de la silhouette (la plus proche de l'objectif de la Kinect) sera analysée en temps réel selon la vitesse et la position de son centre de gravité. Ces critères permettront donc après analyse de détecter la chute, puis d'émettre un signal (courrier ou texto) vers l'individu ou à l’autorité en charge de la personne âgée. Cette méthode a été validée à l’aide de plusieurs vidéos de chutes simulées par un cascadeur. La position de la caméra et son information de profondeur réduisent de façon considérable les risques de fausses alarmes de chute. Positionnée verticalement au sol, la caméra permet donc d'analyser la scène et surtout de procéder au suivi de la silhouette sans occultation majeure, qui conduisent dans certains cas à des fausses alertes. En outre les différents critères de détection de chute, sont des caractéristiques fiables pour différencier la chute d'une personne, d'un accroupissement ou d'une position assise. Néanmoins l'angle de vue de la caméra demeure un problème car il n'est pas assez grand pour couvrir une surface conséquente. Une solution à ce dilemme serait de fixer une lentille sur l'objectif de la Kinect permettant l’élargissement de la zone surveillée.

Fusion of motion segmentation algorithms

Many algorithms have been developed to achieve motion segmentation for video surveillance. The algorithms produce varying performances under the infinite amount of changing conditions. It has been recognised that individually these algorithms have useful properties. Fusing the statistical result of these algorithms is investigated, with robust motion segmentation in mind.

A bridge-ship collision avoidance system based on FLIR image sequences

In this paper, a forward-looking infrared (FLIR) video surveillance system is presented for collision avoidance of moving ships to bridge piers. An image preprocessing algorithm is proposed to reduce clutter background by multi-scale fractal analysis, in which the blanket method is used for fractal feature computation. Then, the moving ship detection algorithm is developed from image differentials of the fractal feature in the region of surveillance between regularly interval frames. When the moving ships are detected in region of surveillance, the device for safety alert is triggered. Experimental results have shown that the approach is feasible and effective. It has achieved real-time and reliable alert to avoid collisions of moving ships to bridge piers.

Benchmark datasets for detection and tracking

There is a rising demand for the quantitative performance evaluation of automated video surveillance. To advance research in this area, it is essential that comparisons in detection and tracking approaches may be drawn and improvements in existing methods can be measured. There are a number of challenges related to the proper evaluation of motion segmentation, tracking, event recognition, and other components of a video surveillance system that are unique to the video surveillance community. These include the volume of data that must be evaluated, the difficulty in obtaining ground truth data, the definition of appropriate metrics, and achieving meaningful comparison of diverse systems. This chapter provides descriptions of useful benchmark datasets and their availability to the computer vision community. It outlines some ground truth and evaluation techniques, and provides links to useful resources. It concludes by discussing the future direction for benchmark datasets and their associated processes.

Multiple camera people detection and tracking using support integration

This paper proposes a method to locate and track people by combining evidence from multiple cameras using the homography constraint. The proposed method use foreground pixels from simple background subtraction to compute evidence of the location of people on a reference ground plane. The algorithm computes the amount of support that basically corresponds to the ""foreground mass"" above each pixel. Therefore, pixels that correspond to ground points have more support. The support is normalized to compensate for perspective effects and accumulated on the reference plane for all camera views. The detection of people on the reference plane becomes a search for regions of local maxima in the accumulator. Many false positives are filtered by checking the visibility consistency of the detected candidates against all camera views. The remaining candidates are tracked using Kalman filters and appearance models. Experimental results using challenging data from PETS`06 show good performance of the method in the presence of severe occlusion. Ground truth data also confirms the robustness of the method. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Controle de qualidade para 3D-vídeo streaming em redes em malha sem fio

Redes em Malha sem Fio ( do inglês Wireless Mesh Networks - WMNs) são previstas serem uma das mais importantes tecnologias sem fio no que se refere ao fornecimento do acesso de última milha em redes multimídia futuras. Elas vão permitir que milhares de usuários fixos e móveis acessem, produzam e compartilhem conteúdo multimídia de forma onipresente. Neste contexto, vídeo 3D está previsto atrair mais e mais o mercado multimídia com a perspectiva de reforçar as aplicações (vídeos de vigilância, controle demissões críticas, entretenimento, etc). No entanto, o desafio de lidar com a largura de banda optante, escassez de recursos e taxas de erros variantes com o tempo destas redes, ilustra a necessidade da transmissão de vídeos 3D mais resistentes a erros. Dessa forma, alternativas como abordagens de Correção Antecipada de Erros (FEC) se tornam necessárias para fornecer a distribuição de aplicações de vídeo para usuários sem fio com garantia de melhor qualidade de serviço (QoS) e Qualidade de Experiência (QoE). Esta dissertação apresenta um mecanismo baseado em FEC com Proteção Desigual de Erros (UEP) para melhorar a transmissão de vídeo 3D em WMNs, aumentando a satisfação do usuário e permitindo uma melhoria do uso dos recursos sem fio. Os benefícios e impactos do mecanismo proposto serão demonstrados usando simulação e a avaliação será realizada através de métricas de QoE objetivas e subjetivas.

Sistema de monitoração de bloqueios tipo porta de vidro

Automatic video surveillance system has been a frequent topic of research due to the large number of promising applications. In this research, we developed a tracking and counting people system, as well as suspicious activities detector. The model tracks individual objects as they pass through the field of vision of the camera using vision algorithms to classify the activities of each person, and according to this features, detect dangerous situations. This dissertation includes a review of several techniques trying to develop a robust and low computacional costs system to be used in glass door barrier turnstiles avoiding fraud

Patch-based local histograms and contour estimation for static foreground classification

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Methodologies for visual correspondence

Visual correspondence is a key computer vision task that aims at identifying projections of the same 3D point into images taken either from different viewpoints or at different time instances. This task has been the subject of intense research activities in the last years in scenarios such as object recognition, motion detection, stereo vision, pattern matching, image registration. The approaches proposed in literature typically aim at improving the state of the art by increasing the reliability, the accuracy or the computational efficiency of visual correspondence algorithms. The research work carried out during the Ph.D. course and presented in this dissertation deals with three specific visual correspondence problems: fast pattern matching, stereo correspondence and robust image matching. The dissertation presents original contributions to the theory of visual correspondence, as well as applications dealing with 3D reconstruction and multi-view video surveillance.

Progetto di reti Sensori Wireless e tecniche di Fusione Sensoriale

Ambient Intelligence (AmI) envisions a world where smart, electronic environments are aware and responsive to their context. People moving into these settings engage many computational devices and systems simultaneously even if they are not aware of their presence. AmI stems from the convergence of three key technologies: ubiquitous computing, ubiquitous communication and natural interfaces. The dependence on a large amount of fixed and mobile sensors embedded into the environment makes of Wireless Sensor Networks one of the most relevant enabling technologies for AmI. WSN are complex systems made up of a number of sensor nodes, simple devices that typically embed a low power computational unit (microcontrollers, FPGAs etc.), a wireless communication unit, one or more sensors and a some form of energy supply (either batteries or energy scavenger modules). Low-cost, low-computational power, low energy consumption and small size are characteristics that must be taken into consideration when designing and dealing with WSNs. In order to handle the large amount of data generated by a WSN several multi sensor data fusion techniques have been developed. The aim of multisensor data fusion is to combine data to achieve better accuracy and inferences than could be achieved by the use of a single sensor alone. In this dissertation we present our results in building several AmI applications suitable for a WSN implementation. The work can be divided into two main areas: Multimodal Surveillance and Activity Recognition. Novel techniques to handle data from a network of low-cost, low-power Pyroelectric InfraRed (PIR) sensors are presented. Such techniques allow the detection of the number of people moving in the environment, their direction of movement and their position. We discuss how a mesh of PIR sensors can be integrated with a video surveillance system to increase its performance in people tracking. Furthermore we embed a PIR sensor within the design of a Wireless Video Sensor Node (WVSN) to extend its lifetime. Activity recognition is a fundamental block in natural interfaces. A challenging objective is to design an activity recognition system that is able to exploit a redundant but unreliable WSN. We present our activity in building a novel activity recognition architecture for such a dynamic system. The architecture has a hierarchical structure where simple nodes performs gesture classification and a high level meta classifiers fuses a changing number of classifier outputs. We demonstrate the benefit of such architecture in terms of increased recognition performance, and fault and noise robustness. Furthermore we show how we can extend network lifetime by performing a performance-power trade-off. Smart objects can enhance user experience within smart environments. We present our work in extending the capabilities of the Smart Micrel Cube (SMCube), a smart object used as tangible interface within a tangible computing framework, through the development of a gesture recognition algorithm suitable for this limited computational power device. Finally the development of activity recognition techniques can greatly benefit from the availability of shared dataset. We report our experience in building a dataset for activity recognition. Such dataset is freely available to the scientific community for research purposes and can be used as a testbench for developing, testing and comparing different activity recognition techniques.