Detecção de anomalias em vídeos com multidão utilizando colônia de bactérias artificiais

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Costa, Joelmir Ramos da
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
Texto Completo: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/11855
Resumo: In an increasingly populated world wherein large crowd are expected in public spaces on a daily basis, understanding and predicting human behavior within crowds is essential for maintaining the safety of individuals. Nowadays, with the steady increase in the number of surveillance cameras, distributed throughout the world, the analysis of human activity on a large scale has become possible. However, the volume of data to be analyzed and classified, in addition to the computational cost involved in the process, make the development of accurate real-time event detection systems a major challenge. In this dissertation, an event detection in crowd video system is developed that allows real-time applications. The proposed system in this work evaluates the performance of 3 methods for motion extraction between frames, develops an optimization algorithm inspired by bacterial colonies, aiming at quickly covering with artificial bacteria the regions of interest of the layers containing movement, and finally, it uses Kohonen neural networks to classify the behavioral patterns of bacteria colonies that emerge during the optimization. Based on the proposed method, we evaluated two video datasets which are commonly used about medium and high density of crowds: UMN and PETS 2009. We also evaluated a long surveillance video about of car traffic on a high speed avenue. All the simulations were performed on MATLAB r. The performance of the motion extraction methods is evaluated according to the processing time per pair of frames. The performance of the algorithm CBA is measured by the processing time and the amount of initial bacteria and the classifier is compared to that of other video event detection state-of-the-art algorithms by the area under the ROC curve, presenting similar results but with lower computational cost and real-time application possibilities. The results of the experiments demonstrate the efficacy and efficiency of the proposed system.
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Nowadays, with the steady increase in the number of surveillance cameras, distributed throughout the world, the analysis of human activity on a large scale has become possible. However, the volume of data to be analyzed and classified, in addition to the computational cost involved in the process, make the development of accurate real-time event detection systems a major challenge. In this dissertation, an event detection in crowd video system is developed that allows real-time applications. The proposed system in this work evaluates the performance of 3 methods for motion extraction between frames, develops an optimization algorithm inspired by bacterial colonies, aiming at quickly covering with artificial bacteria the regions of interest of the layers containing movement, and finally, it uses Kohonen neural networks to classify the behavioral patterns of bacteria colonies that emerge during the optimization. Based on the proposed method, we evaluated two video datasets which are commonly used about medium and high density of crowds: UMN and PETS 2009. We also evaluated a long surveillance video about of car traffic on a high speed avenue. All the simulations were performed on MATLAB r. The performance of the motion extraction methods is evaluated according to the processing time per pair of frames. The performance of the algorithm CBA is measured by the processing time and the amount of initial bacteria and the classifier is compared to that of other video event detection state-of-the-art algorithms by the area under the ROC curve, presenting similar results but with lower computational cost and real-time application possibilities. The results of the experiments demonstrate the efficacy and efficiency of the proposed system.Em um mundo cada vez mais populoso, em que grandes quantidades de pessoas se aglomeram em espaços públicos diariamente, a compreensão e previsão do comportamento humano em multidões são essenciais para manter a segurança dos indivíduos. Atualmente, com o aumento constante do número de câmeras de vigilância espalhadas por todo o mundo, a análise da atividade humana em larga escala tornou-se possível. No entanto, o volume de dados a ser analisado e classificado, além do custo computacional envolvido no processo, tornam o desenvolvimento de sistemas de detecção de eventos precisos em tempo real um grande desafio. Nesta dissertação, desenvolve-se um sistema de detecção de eventos em vídeos com multidão, que possibilita aplicações em tempo real. O sistema proposto neste trabalho avalia o tempo de processamento de 3 métodos distintos de extração de movimento entre frames e de um algoritmo de otimização inspirado em colônias de bactérias, que recobre com bactérias artificiais as regiões de interesse das camadas contendo movimento. Por último, utiliza-se redes neurais de Kohonen para classificar os padrões de comportamento das colônias que emergem durante a otimização. Com base no método proposto, foram avaliados dois consagrados datasets na análise de eventos em vídeos de curta duração, contendo multidões de média e alta densidade: UMN e PETS 2009. Avaliou-se também um vídeo de vigilância de longa duração com imagens do tráfego de veículos em uma avenida. Todas as simulações foram realizadas no MATLABr. O desempenho dos métodos de extração de movimento foi avaliado de acordo com o tempo de processamento por par de frames. O desempenho do algoritmo CBA é mensurado pelo tempo de processamento e pela quantidade de bactérias iniciais na camada de movimento, e a qualidade do classificador é comparada com o estado da arte de outros sistemas de detecção de eventos em vídeos, através da área sob a curva ROC, tendo apresentado resultados semelhantes, porém com baixo custo computacional e possibilidades de aplicação em tempo real. Os resultados das simulações e dos experimentos demonstram a eficácia e eficiência do sistema proposto.Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T19:19:33Z No. of bitstreams: 1 Joelmir Ramos da Costa1.pdf: 8365053 bytes, checksum: 542a2a93c931d5ff6eaeb2739abff618 (MD5)Made available in DSpace on 2021-01-06T19:19:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Joelmir Ramos da Costa1.pdf: 8365053 bytes, checksum: 542a2a93c931d5ff6eaeb2739abff618 (MD5) Previous issue date: 2017-08-01Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorapplication/pdfporUniversidade do Estado do Rio de JaneiroPrograma de Pós-Graduação em Engenharia EletrônicaUERJBRCentro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de EngenhariaElectronic EngineeringNeural networks (Computation)Optical FlowSocial Force ModelAbsolute Difference Between FramesCollective IntelligenceOptimization by Artificial Bacteria Colony AlgorithmKohonen s Neural NetworkAbnormalities Detection in VideosEngenharia eletrônicaRedes neurais (Computação)Fluxo ópticoModelo de Força SocialDiferença Absoluta entre FramesInteligência ColetivaRedes Neurais de KohonenOtimização por Colônia de Bactérias ArtificiaisDetecção de Anomalias em VídeosCNPQ::ENGENHARIASDetecção de anomalias em vídeos com multidão utilizando colônia de bactérias artificiaisDetection of anomalies in crowd videos using artificial bacteria colonyinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJinstname:Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)instacron:UERJORIGINALJoelmir Ramos da Costa1.pdfapplication/pdf8365053http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/11855/1/Joelmir+Ramos+da+Costa1.pdf542a2a93c931d5ff6eaeb2739abff618MD511/118552024-02-27 15:16:52.543oai:www.bdtd.uerj.br:1/11855Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.bdtd.uerj.br/PUBhttps://www.bdtd.uerj.br:8443/oai/requestbdtd.suporte@uerj.bropendoar:29032024-02-27T18:16:52Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)false
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