Détection de foule et analyse de comportement par analyse vidéo

par Antoine Fagette

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Daniel Racoceanu et de Jean-Yves Dufour.

Le président du jury était Matthieu Cord.

Le jury était composé de Fabien Moutarde, Nicolas Courty, Olivier Koch.

Les rapporteurs étaient Ivan Laptev, Lawrence Wong.


  • Résumé

    Cette thèse porte sur la similitude entre un fluide et une foule et sur l'adaptation de l’algorithme de Particle Video pour le suivi et l'analyse de foule, ce qui aboutit à la conception d'un système complet pour l'analyse de la foule. Cette thèse en étudie trois aspects : la détection de la foule, l'estimation de sa densité et le tracking des flux afin d'obtenir des caractéristiques de comportement.L’algorithme de détection de la foule est une méthode totalement non supervisée pour la détection et la localisation des foules denses dans des images non-contextualisées. Après avoir calculé des vecteurs de features multi-échelles, une classification binaire est effectuée afin d'identifier la foule et l'arrière-plan.L'algorithme d'estimation de densité s'attaque au problème de l'apprentissage de modèles de régression dans le cas de larges foules denses. L'apprentissage est alors impossible sur données réelles car la vérité terrain est indisponible. Notre méthode repose donc sur l'utilisation de données synthétiques pour la phase d'apprentissage et prouve que le modèle de régression obtenu est valable sur données réelles.Pour notre adaptation de l’algorithme de Particle Video nous considérons le nuage de particules comme statistiquement représentatif de la foule. De ce fait, chaque particule possède des propriétés physiques qui nous permettent d'évaluer la validité de son comportement en fonction de celui attendu d'un piéton et d’optimiser son mouvement guidé par le flot optique. Trois applications en découlent : détection des zones d’entrée-sortie de la foule, détection des occlusions dynamiques et mise en relation des zones d'entrée et de sortie selon les flux de piétons.

  • Titre traduit

    Video crowd detection and behavior analysis


  • Résumé

    This thesis focuses on the similarity between a fluid and a crowd and on the adaptation of the particle video algorithm for crowd tracking and analysis. This interrogation ended up with the design of a complete system for crowd analysis out of which, this thesis has addressed three main problems: the detection of the crowd, the estimation of its density and the tracking of the flow in order to derive some behavior features.The contribution to crowd detection introduces a totally unsupervised method for the detection and location of dense crowds in images without context-awareness. After retrieving multi-scale texture-related feature vectors from the image, a binary classification is conducted to identify the crowd and the background.The density estimation algorithm is tackling the problem of learning regression models when it comes to large dense crowds. In such cases, the learning is impossible on real data as the ground truth is not available. Our method relies on the use of synthetic data for the learning phase and proves that the regression model obtained is valid for a use on real data.Our adaptation of the particle video algorithm leads us to consider the cloud of particles as statistically representative of the crowd. Therefore, each particle has physical properties that enable us to assess the validity of its behavior according to the one expected from a pedestrian, and to optimize its motion guided by the optical flow. This leads us to three applications: the detection of the entry and exit areas of the crowd in the image, the detection of dynamic occlusions and the possibility to link entry areas with exit ones, according to the flow of the pedestrians.

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