Projekti / Programi
Biometrično razpoznavanje obrazov v ambientalnih inteligentnih okoljih (BAMBI)
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.06.02 |
Tehnika |
Sistemi in kibernetika |
Znanja o sistemih in vodenju sistemov |
| Koda |
Veda |
Področje |
| P175 |
Naravoslovno-matematične vede |
Informatika, teorija sistemov |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.02 |
Tehniške in tehnološke vede |
Elektrotehnika, elektronika in informacijski inženiring |
biometrija, ambientalna inteligentna okolja, razpoznavanje obrazov, programska oprema
Raziskovalci (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
28458 |
dr. Vitomir Štruc |
Sistemi in kibernetika |
Vodja |
2011 - 2013 |
361 |
Organizacije (1)
Povzetek
Razvoj informacijskih tehnologij, zmeraj zmogljivejših računalnikov ter razpoložljivost mobilnih naprav so le nekateri izmed dejavnikov, ki uporabnikom omogočajo vse lažji dostop do najrazličnejših podatkovnih zbirk, uslug in storitev. Ker takšen dostop pogosto zahteva avtentikacijo oz. identifikacijo uporabnika, se pojavlja potreba po sodobnih varnostnih mehanizmih, ki jih je moč uporabiti za istovetenje oseb. Kot priročna rešitev predstavljenega problema se vse pogosteje pojavljajo biometrični sistemi, ki uporabnika avtenticirajo oz. identificirajo na podlagi njemu lastnih fizioloških oz. vedenjskih značilnosti.
Postopki biometričnega razpoznavanja oseb se v zadnjem času pomikajo tudi na druga področja, kjer ne služijo več zgolj kot varnostni mehanizmi, temveč predstavljajo vzvode za avtomatizacijo in prilagajanje človekovega življenjskega okolja. Primer takšnega področja predstavlja tudi področje ambientalne inteligence. Področje ambientalne inteligence stremi k človeku naravnanim tehnologijam, ki se izvajajo v ozadju in se jih oseba, ki se v ambientalnem inteligentnem okolju nahaja, ne zaveda. Po definiciji je ambientalno inteligentno okolje vsako okolje, ki: zaznava prisotnost okolju znanih ljudi in se jih zaveda, se nenehno prilagaja njihovim potrebam, ima sposobnost odzivanja na njihove zahteve in je ljudem nevsiljivo. Ideja o ambientalnih inteligentnih okoljih postaja v zadnjih letih vse popularnejša, kar ne nazadnje dokazuje tudi odziv Evropske komisije, ki je idejo o ambientalnih inteligentnih okoljih podprla z ustanovitvijo svetovalne skupine IS-TAG, katere poročilo »Scenarij za ambientalno inteligenco v letu 2010« predstavlja eno pomembnejših smernic tehnološkega razvoja na ozemlju EU.
Namen predlaganega dvoletnega aplikativnega podoktorskega projekta BAMBI je razvoj prototipnega sistema za biometrično razpoznavanje obrazov, ki ga bo moč uporabiti v ambientalnih inteligentnih okoljih. Z razvitim razpoznavalnikom bo možno zagotoviti eno osnovnih načel ambientalnih inteligentnih okolij – zaznavanje okolju znanih ljudi.
Pri delu na podoktorskem projektu bo podoktorski kandidat pozornost namenil problemom, s katerimi se srečujejo postopki razpoznavanja obrazov v nenadzorovanih okoljih kot so ambientalna inteligentna okolja. Ti problemi se nanašajo predvsem na prisotnost spremenljivih svetlobnih razmer pri zajemanju slike uporabnikov, staranje uporabnikov, različne zorne kote opazovanja ter interakcijo med vsemi naštetimi dejavniki. Podoktorski kandidat bo tako iskal nove postopke za robustno detektiranje in registracijo obrazov, nove postopke za normiranje obraznih področij ter posledično odpravljanje vplivov osvetlitve in učinkov staranja na izgled obraza in nove postopke za izgradnjo modelov uporabnikov. Razviti prototip, ki bo predstavljal glavni rezultat predlaganega projekta, bo preizkusil na javno dostopnih podatkovnih zbirkah in njegovo učinkovitost primerjal z učinkovitostjo primerljivih obstoječih sistemov.
Dolgoletne izkušnje na področju biometrije, razpoznavanja vzorcev in strojnega učenja, s katerimi se ponaša nosilna raziskovalna skupina, bodo podoktorskemu kandidatu v veliko pomoč pri izvedbi predlaganega projekta, kot tudi strokovno znanje, ki ga je kandidat pridobil med pripravo svoje doktorske disertacije. Predlagani projekt se navezuje na več mednarodnih projektov, v katerih sodelujeta nosilna raziskovalna skupina in zunanji industrijski partner, a se z njimi nikjer ne prekriva.
Pomen za razvoj znanosti
Ocenjujemo, da smo v okviru podoktorskega projekta BAMBI pomembno prispevali k razvoju področja razpoznavanja vzorcev, biometrije in biometričnega razpoznavanja obrazov na svetovnem nivoju. Pomen našega dela za razvoj znanosti smo ne nazadnje demonstrirali v publikacijah v mednarodnih revijah, predstavitvah na pomembnejših mednarodnih konferencah in v okviru mednarodnega tekmovanja v razpoznavanju obrazov, kjer je sistem, temelječ na izsledkih projekta BAMBI, zasedel prvo mesto. Med pomembnejšimi doprinosi, ki so pomembni za razvoj znanosti na svetovni ravni, izpostavimo: • Razvoj neparametričnih in hibridnih postopkov za normiranje mer podobnosti, ki bistveno pripomorejo k robustnejšemu razpoznavanju obrazov v primeru velikih variacijah vhodnih slik zaradi različnih dejavnikov kot so staranje, vpliv svetlobe, zornega kota opazovanja obraza, ipd. Postopke, ki smo jih predstavili na mednarodnih konferencah (glej znanstveno-raziskovalne in družbeno-ekonomske dosežke) smo še dodatno razširili in bodo kmalu predstavljeni v reviji »IET Biometrics«. Predlagani postopki niso pomembni zgolj za področje razpoznavanja obrazov, ampak so pomembni tudi za sorodna področja biometrije kot je razpoznavanje dlani, govorcev, ali prstnih odtisov, ter druge dvo-razreden probleme razpoznavanja, kjer imamo opravka z več-razrednimi razvrščevalniki. • Referenčne implementacije različnih postopkov, ki se uporabljajo na področju razpoznavanja obrazov. Zbirki Matlabovih orodij (INFace in PhD toolbox), ki smo jih pripravili oz posodobili v okviru projekta BAMBI, raziskovalcem nudita implementacije naprednih algoritmov razpoznavanja obrazov in s tem pripomoreta k hitrejšemu razvoju področja, saj ni več potrebno ponovno implementirati vseh obstoječih algoritmov. Na izjemno popularnost in posledični pomen zbirk kažejo tudi podatki o prenosih, saj sta bili obe zbirki preneseni že več tisočkrat. • Predstavitev poenostavljene in bločne poenostavljene verjetnostne linearne diskriminantne analize, ki sta namenjeni izpeljavi diskriminatornih značilk iz slik obrazov in sta se izkazali kot izredno primerni za implementacijo robustnih postopkov razpoznavanja obrazov, kot jih potrebujemo tudi v ambientalnih inteligentnih sistemih. Med bistvene lastnosti obeh postopkov štejemo nezahtevnost v pomnilniškem smislu, možnost inkrementalnega posodabljanja predlog in učinkovitost razpoznavanja. Ker se podobni postopki uporabljajo tudi na sorodnih področjih, kot je področje razpoznavanja govorcev, ima predstavitev naših metod tudi neposreden pomen za področje razpoznavanja govorcev kot tudi njemu sorodna področja. • Pomen naših raziskav za razvoj znanosti smo pokazali tudi z uporabo postopkov, ki smo jih razvili v okviru podoktorskega projekta BAMBI, na drugih področjih. Tako smo tekom dela razvite postopke uspešno aplicirali tudi na probleme kot je razpoznavanje 3D obrazov in razpoznavanje emocij. Delo na teh področjih je privedlo do mednarodnih objav več člankov, med katerimi posebej izpostavimo: o DOBRIŠEK, Simon, GAJŠEK, Rok, MIHELIČ, France, PAVEŠIĆ, Nikola, ŠTRUC, Vitomir. Towards efficient multi-modal emotion recognition. International journal of advanced robotic systems, ISSN 1729-8814, 2013, vol. 10, no. 53, str. 1-10, ilustr. doi: 10.5772/54002. [COBISS.SI-ID 9608276] in o KRIŽAJ, Janez, ŠTRUC, Vitomir, DOBRIŠEK, Simon. Combining 3D face representations using region covariance descriptors and statistical models. V: 10th IEEE International Conference on Automatic Face and Gesture Recognition, Shanghai, China, April 22-36, 2013. FG 2013. [Piscataway]: Institute of Electrical and Electronics Engineers: = IEEE, cop. 2013, str. 1-7, ilustr. [COBISS.SI-ID 9821012]
Pomen za razvoj Slovenije
Pri predstavitvi pomena dela na podoktorskem projektu BAMBI za razvoj Slovenije velja izpostaviti nekaj različnih plati: • Pomen za sofinancerja: sofinancer projekta – s sedežem v Sloveniji - je z različnimi rezultati projekta (kot so izročki, mednarodne objave in prototipni sistem) pridobil novo znanje, ki ga lahko aplicira na nove probleme, druga področja svojega delovanja ali pa ga uporabi za razvoj tržnega produkta, ki temelji na tehnologiji razpoznavanja obrazov. Ocenjujemo, da je z izsledki projekta, sofinancer pridobil pomembne kompetence, ki mu bodo pomagale pri svojem nadaljnjem delovanju na trgu. • Pomen za institucijo, kjer se je projekt izvajal (FE UL): Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani je z delom na projektu BAMBI ohranila stik z raziskovalnim delom na področju samodejnega razpoznavanja obrazov in se še dodatno uveljavila na mednarodnem terenu. Delo na projektu je po naših ocenah torej pripomoglo k večjemu ugledu in prepoznavnosti nosilne institucije (FE UL). • Pomen za gospodarstvo: Na podlagi izkušenj, ki jih je vodja projekta doc. dr. Vitomir Štruc, pridobil v okviru svojega dela, je v letu 2014 ustanovil popoldansko samostojno podjetništvo (VitPat, Vitomir Štruc s.p.), kjer se trenutno ukvarja s prvimi koraki h komercializaciji pridobljenih znanj. • Pomen za raziskovalno dejavnost: Večji del postopkov, ki smo jih razvili v okviru projekta so že objavljeni v obliki takšne ali drugače publikacije. Ker so vsi razviti postopki javni, predvidevamo, da so imele raziskave neposreden vpliv na raziskovalno dejavnost, povezano s področjem razpoznavanja obrazov v Sloveniji, saj jih lahko kdorkoli, ki bi želel začeti z raziskovalnim delom na tem področju uporabi in se še dodatno opre na javno dostopne zbirke PhD in INFace. • Pomen za promocijo Slovenije: Vodja podoktorskega projekta je v letu 2013 tudi na podlagi referenc, ki jih pridobil v okviru dela na projektu BAMBI uspel pridobiti pravice do organizacije 11-te IEEE mednarodne konference o samodejnem razpoznavanju obrazov in gest (IEEE International Conference on Automatic Face and Gesture Recognition), za katero je vlogo pripravil sam. Konferenca spada med najuveljavljenejše konference na področju računalniškega vida in razpoznavanja vzorcev in bo v letu 2015 potekala v Cankarjevem domu v Ljubljani. Pridobitev pravice do organizacije konference pomeni velik uspeh, ki bo imel neposreden ekonomski učinek na Slovenijo in še dodatno pripomogel k prepoznavnosti naše države in Univerze v Ljubljani doma in po svetu.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2011,
2012,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2011,
2012,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
