Object detection in video using mixtures of deformable part models obtained from a image set

A detecção de objetos, pertencentes a uma determinada classe, em vídeos é de uma atividade amplamente estudada devido às aplicações potenciais que ela implica. Por exemplo, para vídeos obtidos por uma câmera estacionária, temos aplicações como segurança ou vigilância do tráfego, e por uma câmera dinâmica, para assistência ao condutor, entre outros. Na literatura, há diferentes métodos para tratar indistintamente cada um dos casos mencionados, e que consideram só imagens obtidas por um único tipo de câmera para treinar os detectores. Isto pode levar a uma baixa performance quando se aplica a técnica em vídeos de diferentes tipos de câmeras. O estado da arte na detecção de objetos de apenas uma classe, mostra uma tendência pelo uso de histogramas, treinamento supervisionado e, basicamente, seguem a seguinte estrutura: construção do modelo da classe de objeto, detecção de candidatos em uma imagem/quadro, e aplicação de uma medida sobre esses candidatos. Outra desvantagem observada é o uso de diferentes modelos para cada linha de visada de um objeto, gerando muitos modelos e, em alguns casos, um classificador para cada linha de visada. Nesta dissertação, abordamos o problema de detecção de objetos, usando um modelo da classe do objeto criada com um conjunto de dados de imagens estáticas e posteriormente usamos o modelo para detectar objetos na seqüência de imagens (vídeos) que foram coletadas a partir de câmeras estacionárias e dinâmicas, ou seja, num cenário totalmente diferente do usado para o treinamento. A criação do modelo é feita em uma fase de aprendizagem off-line, utilizando o conjunto de imagens PASCAL 2007. O modelo baseia-se em uma mistura de modelos baseados em partes deformáveis (MDPM), originalmente proposto por Felzenszwalb et al. (2010b) no âmbito da detecção de objetos em imagens. Não limitamos o modelo para uma determinada linha de visada. Foi elaborado um conjunto de experimentos que exploram o melhor número de componentes da mistura e o número de partes do modelo. Além disso, foi realizado um estudo comparativo de MDPMs simétricas e assimétricas. Testamos esse método para detectar objetos como pessoas e carros em vídeos obtidos por câmera estacionária e dinâmica. Nossos resultados não mostram apenas o bom desempenho da MDPM e melhores resultados que o estado da arte na detecção de objetos em vídeos obtidos por câmeras estacionárias ou dinâmicas, mas também mostram o melhor número de componentes da mistura e as partes para o modelo criado. Finalmente, os resultados mostram algumas diferenças entre as MDPMs simétricas e assimétricas na detecção de objetos em diferentes vídeos.The problem of detecting objects that belong to a specific class of objects, in videos is a widely studied activity due to its potential applications. For example, for videos that have been taken from a stationary camera, we can mention applications such as security and traffic surveillance; when the video have been taken from a dynamic camera, a possible application is autonomous driving. The literature, presents several different approaches to treat indiscriminately with each of the cases mentioned, and only consider images obtained from a stationary or dynamic camera to train the detectors. These approaches can lead to poor performaces when the tecniques are used in sequences of images from different types of camera. The state of the art in the detection of objects that belong to a specific class shows a tendency to the use of histograms, supervised training and basically follows the structure: object class model construction, detection of candidates in the image/frame, and application of a distance measure to those candidates. Another disadvantage is that some approaches use several models for each point of view of the car, generating a lot of models and, in some cases, one classifier for each point of view. In this work, we approach the problem of object detection, using a model of the object class created with a dataset of static images and we use the model to detect objects in videos (sequence of images) that were collected from static and dynamic cameras, i.e., in a totally different setting than used for training. The creation of the model is done by an off-line learning phase, using an image database of cars in several points of view, PASCAL 2007. The model is based on a mixture of deformable part models (MDPM), originally proposed by Felzenszwalb et al. (2010b) for detection in static images. We do not limit the model for any specific viewpoint. A set of experiments was elaborated to explore the best number of components of the integration, as well as the number of parts of the model. In addition, we performed a comparative study of symmetric and asymmetric MDPMs. We evaluated the proposed method to detect people and cars in videos obtained by a static or a dynamic camera. Our results not only show good performance of MDPM and better results than the state of the art approches in object detection on videos obtained from a stationary, or dynamic, camera, but also show the best number of components of the integration and parts or the created object. Finally, results show differences between symmetric and asymmetric MDPMs in the detection of objects in different videos