Some problems on temporally consistent video editing and object recognition

Abstract

Video editing and object recognition are two significant fields in computer vi- sion: the first has remarkably assisted digital production and post-production tasks of a digital video footage; the second is considered fundamental to image classification or image based search in large databases (e.g. the web). In this thesis, we address two problems, namely we present a novel formulation that tackles video editing tasks and we develop a mechanism that allows to generate more robust descriptors for objects in an image. Concerning the first problem, this thesis proposes two variational models to perform temporally coherent video editing. These models are applied to change an object’s (rigid or non-rigid) texture throughout a given video sequence. One model is based on propagating color information from a given frame (or be- tween two given frames) along the motion trajectories of the video; while the other is based on propagating gradient domain information. The models we present in this thesis require minimal user intervention and they automatically accommodate for illumination changes in the scene. Concerning the second problem, this thesis addresses the problem of affine invariance in object recognition. We introduce a way to generate geometric affine invariant quantities that are used in the construction of feature descrip- tors. We show that when these quantities are used they do indeed achieve a more robust recognition than the state of the art descriptors. i

La edición de vídeo y el reconocimiento de objetos son dos áreas fundamentales en el campo de la visión por computador: la primera es de gran utilidad en los procesos de producción y post-producción digital de vídeo; la segunda es esencial para la clasificación o búsqueda de imágenes en grandes bases de datos (por ejemplo, en la web). En esta tesis se acometen ambos problemas, en concreto, se presenta una nueva formulación que aborda las tareas de edición de vídeo y se desarrolla un mecanismo que permite generar descriptores más robustos para los objetos de la imagen. Con respecto al primer problema, en esta tesis se proponen dos modelos variacionales para llevar a cabo la edición de vídeo de forma coherente en el tiempo. Estos modelos se aplican para cambiar la textura de un objeto (rígido o no) a lo largo de una secuencia de vídeo dada. Uno de los modelos está basado en la propagación de la información de color desde un determinado cuadro de la secuencia de vídeo (o entre dos cuadros dados) a lo largo de las trayectorias de movimiento del vídeo. El otro modelo está basado en la propagación de la información en el dominio del gradiente. Ambos modelos requieren una intervención mínima por parte del usuario y se ajustan de manera automática a los cambios de iluminación de la escena. Con respecto al segundo problema, esta tesis aborda el problema de la invariancia afín en el reconocimiento de objetos. Se introduce un nuevo método para generar cantidades geométricas afines que se utilizan en la generación de descriptores de características. También se demuestra que el uso de dichas cantidades proporciona mayor robustez al reconocimiento que los descriptores existentes actualmente en el estado del arte.

Programa de doctorat en Tecnologies de la Informació i les Comunicacions