Extraction et sélection de caractéristiques pour la détection d’objets mobiles dans des vidéos

Feature extraction and selection for background modeling and foreground detection

• Auteur / Autrice : Caroline Pacheco Do Espirito Silva
• Direction : Carl Frélicot, Thierry Bouwmans
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mathématiques, image et applications
• Date : Soutenance le 10/05/2017
• Etablissement(s) : La Rochelle
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie pour l'information, mathématiques (Limoges ; 2009-2018)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Mathématiques, Image et Applications (La Rochelle)
• Jury : Président / Présidente : Jenny Benois Pineau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Carl Frélicot, Thierry Bouwmans, Jenny Benois Pineau, Lyudmila Mihaylova, Marc Van Droogenbroeck, Jordi Gonzàlez
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Lyudmila Mihaylova, Marc Van Droogenbroeck

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vision par ordinateur

Traitement d'images -- Techniques numériques

Reconnaissance d'objets (informatique)

Mots clés libres

Détection d’objets mobiles

Soustraction de l’arrière-plan

Apprentissage par ensemble

Sélection de caractéristique

Extraction de caractéristique

Moving object detection

Background/foreground separation

Ensemble learning

Feature selection

Feature extraction

Résumé

Dans ce manuscrit de thèse, nous présentons un descripteur robuste pour la soustraction d’arrière-plan qui est capable de décrire la texture à partir d’une séquence d’images. Ce descripteur est moins sensible aux bruits et produit un histogramme court, tout en préservant la robustesse aux changements d’éclairage. Un autre descripteur pour la reconnaissance dynamique des textures est également proposé. Le descripteur permet d’extraire non seulement des informations de couleur, mais aussi des informations plus détaillées provenant des séquences vidéo. Enfin, nous présentons une approche de sélection de caractéristiques basée sur le principe d'apprentissage par ensemble qui est capable de sélectionner les caractéristiques appropriées pour chaque pixel afin de distinguer les objets de premier plan de l’arrière plan. En outre, notre proposition utilise un mécanisme pour mettre à jour l’importance relative de chaque caractéristique au cours du temps. De plus, une approche heuristique est utilisée pour réduire la complexité de la maintenance du modèle d’arrière-plan et aussi sa robustesse. Par contre, cette méthode nécessite un grand nombre de caractéristiques pour avoir une bonne précision. De plus, chaque classificateur de base apprend un ensemble de caractéristiques au lieu de chaque caractéristique individuellement. Pour compenser ces limitations, nous avons amélioré cette approche en proposant une nouvelle méthodologie pour sélectionner des caractéristiques basées sur le principe du « wagging ». Nous avons également adopté une approche basée sur le concept de « superpixel » au lieu de traiter chaque pixel individuellement. Cela augmente non seulement l’efficacité en termes de temps de calcul et de consommation de mémoire, mais aussi la qualité de la détection des objets mobiles.

In this thesis, we present a robust descriptor for background subtraction which is able to describe texture from an image sequence. The descriptor is less sensitive to noisy pixels and produces a short histogram, while preserving robustness to illumination changes. Moreover, a descriptor for dynamic texture recognition is also proposed. This descriptor extracts not only color information, but also a more detailed information from video sequences. Finally, we present an ensemble for feature selection approach that is able to select suitable features for each pixel to distinguish the foreground objects from the background ones. Our proposal uses a mechanism to update the relative importance of each feature over time. For this purpose, a heuristic approach is used to reduce the complexity of the background model maintenance while maintaining the robustness of the background model. However, this method only reaches the highest accuracy when the number of features is huge. In addition, each base classifier learns a feature set instead of individual features. To overcome these limitations, we extended our previous approach by proposing a new methodology for selecting features based on wagging. We also adopted a superpixel-based approach instead of a pixel-level approach. This does not only increases the efficiency in terms of time and memory consumption, but also can improves the segmentation performance of moving objects.