Création automatique de résumés vidéo par programmation par contraintes

Automatic video summarization using constraint satisfaction programming

• Auteur / Autrice : Haykel Boukadida
• Direction : Patrick Gros, Sid-Ahmed Berrani
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 04/12/2015
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, télécommunications, informatique, signal, systèmes, électronique (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : PRES : Université européenne de Bretagne (2007-2016)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de recherche en informatique et systèmes aléatoires (Rennes) - Inria Rennes – Bretagne Atlantique - Linkmedia

Mots clés

Mots clés contrôlés

Traitement d'images

Programmation par contraintes

Mots clés libres

Analyse de vidéos

Création automatique de résumés vidéos

Programmation par contraintes

Video analysis

Automatic video summarization

Constraint satisfaction programming

Résumé

Cette thèse s’intéresse à la création automatique de résumés de vidéos. L’idée est de créer de manière adaptative un résumé vidéo qui prenne en compte des règles définies sur le contenu audiovisuel d’une part, et qui s’adapte aux préférences de l’utilisateur d’autre part. Nous proposons une nouvelle approche qui considère le problème de création automatique de résumés sous forme d’un problème de satisfaction de contraintes. La solution est basée sur la programmation par contraintes comme paradigme de programmation. Un expert commence par définir un ensemble de règles générales de production du résumé, règles liées au contenu multimédia de la vidéo d’entrée. Ces règles de production sont exprimées sous forme de contraintes à satisfaire. L’utilisateur final peut alors définir des contraintes supplémentaires (comme la durée souhaitée du résumé) ou fixer des paramètres de haut niveau des contraintes définies par l’expert. Cette approche a plusieurs avantages. Elle permet de séparer clairement les règles de production des résumés (modélisation du problème) de l’algorithme de génération de résumés (la résolution du problème par le solveur de contraintes). Le résumé peut donc être adapté sans qu’il soit nécessaire de revoir tout le processus de génération des résumés. Cette approche permet par exemple aux utilisateurs d’adapter le résumé à l’application cible et à leurs préférences en ajoutant une contrainte ou en modifiant une contrainte existante, ceci sans avoir à modifier l’algorithme de production des résumés. Nous avons proposé trois modèles de représentation des vidéos qui se distinguent par leur flexibilité et leur efficacité. Outre les originalités liées à chacun des trois modèles, une contribution supplémentaire de cette thèse est une étude comparative de leurs performances et de la qualité des résumés résultants en utilisant des mesures objectives et subjectives. Enfin, et dans le but d’évaluer la qualité des résumés générés automatiquement, l’approche proposée a été évaluée par des utilisateurs à grande échelle. Cette évaluation a impliqué plus de 60 personnes. Ces expériences ont porté sur le résumé de matchs de tennis.

This thesis focuses on the issue of automatic video summarization. The idea is to create an adaptive video summary that takes into account a set of rules defined on the audiovisual content on the one hand, and that adapts to the users preferences on the other hand. We propose a novel approach that considers the problem of automatic video summarization as a constraint satisfaction problem. The solution is based on constraint satisfaction programming (CSP) as programming paradigm. A set of general rules for summary production are inherently defined by an expert. These production rules are related to the multimedia content of the input video. The rules are expressed as constraints to be satisfied. The final user can then define additional constraints (such as the desired duration of the summary) or enter a set of high-level parameters involving to the constraints already defined by the expert. This approach has several advantages. This will clearly separate the summary production rules (the problem modeling) from the summary generation algorithm (the problem solving by the CSP solver). The summary can hence be adapted without reviewing the whole summary generation process. For instance, our approach enables users to adapt the summary to the target application and to their preferences by adding a constraint or modifying an existing one, without changing the summaries generation algorithm. We have proposed three models of video representation that are distinguished by their flexibility and their efficiency. Besides the originality related to each of the three proposed models, an additional contribution of this thesis is an extensive comparative study of their performance and the quality of the resulting summaries using objective and subjective measures. Finally, and in order to assess the quality of automatically generated summaries, the proposed approach was evaluated by a large-scale user evaluation. This evaluation involved more than 60 people. All these experiments have been performed within the challenging application of tennis match automatic summarization.