CNPq / Sistemas de controle de velocidade são utilizados em vários países para fiscalizar o cumprimento dos limites de velocidade, prevenindo assim acidentes de trânsito. Muitos desses sistemas são baseados em tecnologias intrusivas que requerem processos de instalação e manutenção complexos, geralmente atrapalhando o trânsito. Neste projeto, propõe-se um sistema não intrusivo para estimativa da velocidade de veículos baseado em vídeo. O sistema proposto detecta veículos em movimento utilizando um detector de movimento otimizado. Aplicou-se um detector de texto especializado para localizar a placa dos veículos, a qual foi utilizada para seleção e rastreamento de pontos estáveis. Os pontos rastreados são então filtrados e retificados para remoção do efeito da perspectiva. A velocidade dos veículos é estimada comparando-se a trajetória dos pontos rastreados com dimensões conhecidas no mundo. Para os testes, utilizou-se aproximadamente cinco horas de vídeos em diferentes condições, capturados por uma câmera de baixo custo posicionada a 5,5 metros de altura. Os vídeos capturados contém mais de 8.000 veículos distribuídos em três pistas diferentes, com as velocidades reais para cada veículo obtidas a partir de um detector por laço indutivo. O detector de placas proposto foi comparado com três outros métodos no estado da arte e obteve os melhores resultados de performance para os nossos vídeos, com precisão (precision) de 0,93 e coeficiente de revocação (recall) de 0,87. A estimativa de velocidade dos veículos apresentou erro médio de -0,5 km/h, permanecendo dentro da margem de +2/-3 km/h, determinada por agências reguladoras em vários países, em 96,0% dos casos. / Speed control systems are used in most countries to enforce speed limits and, consequently, to prevent accidents. Most of such systems are based on intrusive technologies which require complex installation and maintenance, usually causing traffic disturbance. In this work, we propose a non-intrusive video-based system for vehicle speed estimation. The proposed system detects moving vehicles using an optimized motion detector. We apply a specialized text detector to locate the vehicle’s license plate region, in which stable features are selected for tracking. The tracked features are then filtered and rectified for perspective distortion. Vehicle speed is estimated by comparing the trajectory of the tracked features to known real world measures. For our tests, we used almost five hours of videos in different conditions, captured by a single low-cost camera positioned at 5.5 meters height. The recorded videos contain more than 8,000 vehicles, in three different road lanes, with associated ground truth speeds obtained from an inductive loop detector. We compared our license plate detector with three other state-of-the-art text detectors, and our approach has shown the best performance for our dataset, attaining a precision of 0.93 and a recall of 0.87. Vehicle speeds were estimated with an average error of -0.5 km/h, staying inside the +2/-3 km/h limit determined by regulatory authorities in several countries in over 96.0% of the cases.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O desenvolvimento de métodos sem referência para avaliação de qualidade de vídeo é um assunto incipiente na literatura e desafiador, no sentido de que os resultados obtidos pelo método proposto devem apresentar a melhor correlação possível com a percepção do Sistema Visual Humano. Esta tese apresenta três propostas para avaliação objetiva de qualidade de vídeo sem referência baseadas em características espaço-temporais. A primeira abordagem segue um modelo analítico sigmoidal com solução de mínimos quadrados que usa o método Levenberg-Marquardt e a segunda e terceira abordagens utilizam uma rede neural artificial Single-Hidden Layer Feedforward Neural Network com aprendizado baseado no algoritmo Extreme Learning Machine. Além disso, foi desenvolvida uma versão estendida desse algoritmo que busca os melhores parâmetros da rede neural artificial de forma iterativa, segundo um simples critério de parada, cujo objetivo é aumentar a correlação entre os escores objetivos e subjetivos. Os resultados experimentais, que usam técnicas de validação cruzada, indicam que os escores dos métodos propostos apresentam alta correlação com as escores do Sistema Visual Humano. Logo, eles são adequados para o monitoramento de qualidade de vídeo em sistemas de radiodifusão e em redes IP, bem como podem ser implementados em dispositivos como decodificadores, ultrabooks, tablets, smartphones e em equipamentos Wireless Display (WiDi). / The development of no-reference video quality assessment methods is an incipient topic in the literature and it is challenging in the sense that the results obtained by the proposed method should provide the best possible correlation with the evaluations of the Human Visual System. This thesis presents three proposals for objective no-reference video quality evaluation based on spatio-temporal features. The first approach uses a sigmoidal analytical model with leastsquares solution using the Levenberg-Marquardt method. The second and third approaches use a Single-Hidden Layer Feedforward Neural Network with learning based on the Extreme Learning Machine algorithm. Furthermore, an extended version of Extreme Learning Machine algorithm was developed which looks for the best parameters of the artificial neural network iteratively, according to a simple termination criteria, whose goal is to increase the correlation between the objective and subjective scores. The experimental results using cross-validation techniques indicate that the proposed methods are correlated to the Human Visual System scores. Therefore, they are suitable for the monitoring of video quality in broadcasting systems and over IP networks, and can be implemented in devices such as set-top boxes, ultrabooks, tablets, smartphones and Wireless Display (WiDi) devices.

Esta tese apresenta soluções para o gerenciamento e otimização de temperatura para sistemas de codificação de vídeo baseados nas características da aplicação e no conteúdo dos vídeos digitais. Diferente dos trabalhos estado-da-arte, as soluções propostas nesta tese focam em técnicas de gerenciamento de temperatura no nível da aplicação e características da aplicação codificação de vídeo e as propriedades dos vídeos digitais são explorados para desenvolver soluções termais para a codificação de vídeo com baixas perdas na qualidade de serviço das aplicações. Diversas análises são realizadas considerando a aplicação de codificação de vídeo para entender o comportamento da temperatura durante o processo de codificação para diferentes sequências de vídeo. Com base nos resultados das análises, soluções com diferentes abordagens são propostas para atenuar os efeitos da temperatura nos sistemas de codificação de vídeo. Gerenciamento de temperatura baseado nas características da aplicação para o padrão de codificação HEVC usa uma técnica de seleção de configuração em tempo de execução para manter a temperatura abaixo dos limites seguros de operação com bons resultados de qualidade de vídeo. Otimização de temperatura baseado em computação imprecisa usa aproximações baseadas em conteúdo para reduzir a temperatura de chips executando o HEVC. Um escalonador de tarefas que usa características da aplicação para guiar o escalonamento de threads focando na redução dos gradientes espaciais de temperatura que são resultantes do desbalanceamento natural de cargas entre as threads da aplicação. As soluções propostas são capazes de reduzir em até 10 ºC a temperatura do chip com perdas insignificantes na eficiência de compressão. Os resultados de qualidade objetiva (medida usando PSNR) são de 12 dBs até 20 dBs maiores quando comparados com trabalhos da literatura. Além disso, o escalonador de tarefas proposto é capaz de eliminar os gradientes espaciais de temperatura maiores que 5 ºC para arquitetura multi-cores. Como principal conclusão, esta tese demonstra que as técnicas de gerenciamento de temperatura que usam o conhecimento da aplicação de maneira conjunta com as propriedades dos vídeos digitais tem um alto potencial para melhorar os resultados de temperatura de sistemas de codificação de vídeo mantendo bons resultados de qualidade visual dos vídeos codificados. / This thesis presents application-driven temperature-aware solutions for next generation video coding systems, such as the High Efficiency Video Coding (HEVC). Different from state-of-the-art works, the proposed solutions raise the abstraction of temperature management to the application-level, where video coding characteristics and video content properties are used to leverage thermal-aware solutions for video coding with low QoS (Quality of Service) degradation. Several video coding and temperature analyses are performed to understand the behavior of temperature when encoding different video sequences. Based on the analyses results, different approaches are proposed to mitigate the temperature effects on video coding systems. Application-driven temperature management for HEVC uses run-time encoder configuration selection to keep temperature under safe operational state while providing good visual quality results. Temperature optimization using approximate computing uses content-driven approximations to reduce the on-chip temperature of HEVC encoding. Application-driven temperature-aware scheduler leverages application-specific knowledge to guide a scheduling technique targeting reducing the spatial temperature gradients that are resulted from the unbalance workload nature of multi-threaded video coding application. The proposed solutions are able to provide up to 10 °C of chip temperature reduction with negligible compression efficiency loss. Besides, when compared with previous works the resulted objective video quality (PSNR) is from 12 dB up to 20 dB higher. Moreover, the proposed scheduler eliminates spatial temperature gradients greater than 5 ºC of multi-core architectures. As conclusion, this thesis demonstrates that leveraging application-specific knowledge and video content properties has a significant potential to improve temperature profiles of video coding systems while still keeping good quality results.

Esta tese de doutorado apresenta o projeto de uma arquitetura de memória híbrida energeticamente eficiente baseada em memórias do tipo scratchpad (Hy-SVM) para a codificação paralela de vídeos segundo o padrão HEVC. A codificação de vídeo se destaca como uma parte extremamente complexa nas aplicações de processamento de vídeo. O padrão HEVC traz inovações que complicam fortemente os requerimentos de memória de tais aplicações, principalmente devido a: (a) novas estruturas de codificação, as quais agravam a complexidade computacional por proporcionarem muitas modos possíveis de codificação que devem ser analisados; além do (b) suporte de alto nível à paralelização da codificação por meio do particionamento das unidades de codificação em múltiplos Tiles, o qual provê a aceleração da performance dos codificadores, porém, ao mesmo tempo, adiciona grandes desafios à infraestrutura de memória. O principal gargalo em termos de comunicação com a memória externa e de armazenamento interno (dentro do chip do codificador) é dados pelas informações dos quadros de referência: que consiste em uma série de quadros completos já codificados (e reconstruídos) que devem ser mantidos em memória e acessados de forma intensa durante o processamento dos quadros futuros. Devido ao grande volume de dados que são necessários para representar os quadros de referência, estes são tipicamente armazenados na memória externa dos codificadores (principalmente quando vídeos de alta e ultra alta resolução são processados) A arquitetura proposta Hy-SVM está inserida em um sistema de codificação baseado no particionamento dos quadros do vídeo de entrada em múltiplos Tiles, de forma a habilitar a codificação paralela das informações segundo o padrão HEVC: neste cenário, cada Tile é assinalado para uma específica unidade de processamento do codificador HEVC, o qual executa o processamento dos diferentes Tiles em paralelo. A ideias chave da arquitetura Hy- SVM incluem: projeto e gerenciamento de memórias para a aplicação específica de codificação de vídeo; uso de múltiplos níveis de memórias privadas e compartilhadas, com o objetivo de explorar o reuso de dados intra-Tile e inter-Tiles de forma combinada; uso de memórias do tipo scratchpad (SPMs) para o armazenamento interno da informações de forma eficiente em termos de consumo de energia; projeto de memórias híbridas utilizando as tecnologias SRAM e STTRAM como base. Uma metodologia de projeto é proposta para a arquitetura Hy-SVM, a qual aproveita propriedades específicas da aplicação para, de forma adequada, definir os parâmetros de projeto das memórias híbridas. De forma a prover adaptação em tempo de execução (para ambas as memórias on-chip e off-chip), a arquitetura Hy-SVM integra uma camada de gerenciamento composta pelas seguintes estratégias (1) predição do overlap (sobreposição de acessos), o qual busca identificar o comportamento dos acessos redundantes entre diferentes unidades de processamento do codificador HEVC a partir da análise dos acessos à memória das codificações dos quadros passados do vídeo, com o objetivo de aumentar o potencial de exploração do reuso de dados inter-Tiles; (2) gerenciamento dos acessos à memória externa, responsável por balancear a vazão de dados com a memória acumulada entre as múltiplas unidades de processamento do codificador HEVC paralelo, com o objetivo de melhorar o uso do barramento de comunicação com a memória externa; e (3) gerenciamento de dados das SPMs implementadas a partir de células de memória STT-RAM, o qual alivia estas células de acessos de escrita com alta atividade de chaveamento dos bits armazenados, com o objetivo de aumentar o tempo de vide destas células, bem como reduzir as penalidades relativas à ineficiência dos acessos de escrita nas memórias STT-RAM. O conhecimento específico da aplicação foi utilizado nas estratégias de gerenciamento em tempo de execução das seguintes formas: explorando parâmetros da codificação HEVC e realizando monitorando em tempo real dos acessos à memória realizados pelo codificador Estas informações são utilizadas tanto pelas técnicas de gerenciamento, quanto pelas metodologias de projeto das memórias. Baseadas nas decisões tomadas pela camada de gerenciamento, a arquitetura Hy-SVM integra unidades de gerenciamento de acessos à memória (memory access management units – MAMUs) para controlar as dinâmicas de acesso das memórias SPM privadas e compartilhadas. Além disso, unidades adaptativas de gerenciamento de potência (adaptive power management units – APMUs) são capazes de reduzir o consumo de energia interno do chip do codificador a partir das estimativas precisas de formação dos overlaps. Os resultados obtidos por meio dos experimentos realizados demonstram economias de consumo energético da arquitetura Hy-SVM, quando comparada a trabalhos relacionados, sob diversos cenários de teste. Quando comparada a estratégias de reuso de dados tradicionais para codificadores de vídeo, como o esquema Level-C, a exploração do reuso de dados combinado nos níveis intra-Tile e inter-Tiles provê 69%-79% de redução de energia. Considerando as arquiteturas de memória de vídeo com foco no padrão HEVC, os ganhos variaram desde 2,8% (pior caso) até 67% (melhor caso) Da perspectiva do consumo de energia relacionado à comunicação com a memória externa, a arquitetura Hy-SVM é capaz de melhorar o reuso de dados (por explorar também o reuso de dados inter-Tiles), resultando em um consumo de energia on-chip 11%-17% menor. Além disso, as APMUs contribuem para reduzir o consumo de energia on-chip da arquitetura Hy-SVM em 56%-95%, para os cenários de teste analisados. Desta forma, comparada aos trabalhos relacionados, a arquitetura Hy-SVM apresenta o menor consumo energético on-chip. O gerenciamento da vazão da comunicação com a memória externa é capaz de reduzir as variações de largura de banda em 37%-83%, quando comparado à ordem tradicional de processamento, para cenários de teste com 4 e 16 Tiles sendo processados em paralelo pelo codificador HEVC. O gerenciamento de dados pôde, de forma significativa, estender o tempo de vida das células de memória STT-RAM, alcançando 0,83 de tempo de vida normalizado (métrica adotada para comparação, ficando muito próximo do caso ideal). Além disso, as sobrecargas causadas pela implementação das unidades de gerenciamento não afetam de foram significativa a performance e a eficiência energética da arquitetura Hy- SVM propostas por este trabalho. / This Thesis presents the design of an energy-efficient hybrid scratchpad video memory architecture (called Hy-SVM) for parallel High-Efficiency Video Coding. Video coding stands out as a high complex part in the video processing applications. HEVC standard brought innovations that increase the memory requirements, mainly due to: (a) the novel coding structures, which aggravates the computational complexity by providing a wider range of possibilities to be analyzed; and (b) the high-level parallelism features provided by the Tiles partitioning, which provides performance acceleration, but, at the same time, strongly adds hard challenges to the memory infrastructure. The main bottleneck in terms of external memory transmission and on-chip storage is the reference frames data: which consists of already coded (and reconstructed) entire frames that must be stored and intensively accessed during the encoding process of future frames. Due to the large volume of data required to represent the reference frames, they are typically stored in the external memory (especially when highdefinition videos are targeted). The proposed Hy-SVM architecture is inserted in a video coding system, which is based on multiple Tiles partitioning to enable parallel HEVC encoding: each Tile is assigned to a specific processing unit. The key ideas of Hy-SVM include: applicationspecific design and management; combined multiple levels of private and shared memories that jointly exploit intra-Tile and inter-Tiles data reuse; scratchpad memories (SPMs) as energyefficient on-chip data storage; combined SRAM and STT-RAM hybrid memory (HyM) design We propose a design methodology for Hy-SVM that leverages application-specific properties to properly define the HyMs parameters. In order to provide run-time adaptation (for both offand on-chip parts), Hy-SVM integrates a memory management layer composed of: (1) overlap prediction, which has the goal of identifying the redundant memory access behavior by analyzing monitored past frames encoding to increase inter-Tiles data reuse exploitation; (2) memory pressure management, which aims on balancing the Tiles-accumulated memory pressure targeting on improving external memory communication channel usage; and (3) lifetime-aware data management scheme that alleviates STT-RAM SPMs of high bit-toggling write accesses to increase the their cells lifetime, as well as to reduce overhead issues related to poor write characteristics of STT-RAM. Application-specific knowledge was exploited by inheriting HEVC properties and performing run-time monitoring of memory accesses. Such information is used to properly design the on-chip video memories, as well as being utilized as input parameters of the run-time memory management layer. Based on the run-time decisions from the proposed Hy-SVM management strategies, Hy-SVM integrates distributed memory access management units (MAMUs) to control the access dynamics of private and shared SPMs. Additionally, adaptive power management units (APMUs) are able to strongly reduce on-chip energy consumption due to an accurate overlap prediction The experimental results demonstrate Hy-SVM overall energy savings over related works under various HEVC encoding scenarios. Compared to traditional data reuse schemes, like Level-C, the combined intra-Tile and inter-Tiles data reuse provides 69%-79% of energy reduction. Regarding related HEVC video memory architectures, the savings varied from 2.8% (worst case) to 67% (best case). From the external memory perspective, Hy-SVM can improve data reuse (by also exploiting inter-Tiles data redundancy), resulting on 11%-71%% of reduced off-chip energy consumption. Additionally, our APMUs contribute by reducing on-chip energy consumption of Hy-SVM by 56%-95%, for the evaluated HEVC scenarios. Thus, compared to related works, Hy-SVM presents the lowest on-chip energy consumption. The memory pressure management scheme can reduce the variations in the memory bandwidth by 37%-83% when compared to the traditional raster scan processing for 4- and 16-core parallelized HEVC encoder. The lifetime-aware data management significantly extends the STT-RAM lifetime, achieving 0.83 of normalized lifetime (near to the optimal case). Moreover, the overhead of implementing our management units insignificantly affects the performance and energyefficiency of Hy-SVM.

Esta dissertação de mestrado apresenta um novo esquema de controle de taxa hierárquico – HRC – para o padrão MVC – extensão para vídeos de múltiplas vistas do padrão H.264 – com objetivo de melhorar o aproveitamento da largura de banda oferecida por um canal entregando o vídeo comprimido com a melhor qualidade possível. Este esquema de controle de taxa hierárquico foi concebido para controlar de forma conjunta os níveis de quadro e de unidades básicas (BU). O esquema proposto explora a correlação existente entre as distribuições das taxas de bits em quadros vizinhos para predizer de forma eficiente o comportamento dos futuras bitrates através da aplicação de um controle preditivo baseado em modelos – MPC – que define uma ação de controle apropriada sobre as ações de adaptação do parâmetro de quantização (QP). Para prover um ajuste em granularidade fina, o QP é adicionalmente adaptado internamente para cada quadro por um processo de decisão de Markov (MDP) implementado em nível de BU capaz de considerar mapas com Regiões de Interesse (RoI). Um retorno acoplado aos dois níveis supracitados é realizado para garantir a consistência do sistema. Aprendizagem por Reforço é utilizada para atualizar os parâmetros do Controle Preditivo baseado em Modelos e do processo de decisão de Markov. Resultados experimentais mostram a superioridade da utilização do esquema de controle proposto, comparado às soluções estado-da-arte, tanto em termos de precisão na alocação de bits quanto na otimização da razão taxa-distorção, entregando um vídeo de maior qualidade visual nos níveis de quadros e de BUs. / This master thesis presents a novel Hierarchical Rate Control – HRC – for the Multiview Video Coding standard targeting an increased bandwidth usage and high video quality. The HRC is designed to jointly address the rate control at both framelevel and Basic Unit (BU)-level. This scheme is able to exploit the bitrate distribution correlation with neighboring frames to efficiently predict the future bitrate behavior by employing a Model Predictive Control that defines a proper control action through QP (Quantization Parameter) adaptation. To provide a fine-grained tuning, the QP is further adapted within each frame by a Markov Decision Process implemented at BU-level able to take into consideration a map of the Regions of Interest. A coupled frame/BU-level feedback is performed in order to guarantee the system consistency. A Reinforcement Learning method is responsible for updating the Model Predictive Control and the Markov Decision Process parameters. Experimental results show the superiority of the Hierarchical Rate Control compared to state-of-the-art solutions, in terms of bitrate allocation accuracy and rate-distortion, while delivering smooth video quality at both frame and Basic Unit levels.

A popularização de aplicativos e dispositivos capazes de produzir, exibir e editar conteúdos multimídia fez surgir a necessidade de se adaptar, modificar e customizar diferentes tipos de mídia a diferentes necessidades do usuário. Nesse contexto, a área de Personalização e Adaptação de Conteúdo busca desenvolver soluções que atendam a tais necessidades. Sistemas de personalização, em geral, necessitam conhecer os dados presentes na mídia, surgindo, assim, a necessidade de uma indexação do conteúdo presente na mídia. No caso de vídeo digital, os esforços para a indexação automática utilizam como passo inicial a segmentação de vídeos em unidades de informação menores, como tomadas e cenas. A segmentação em cenas, em especial, é um desafio para pesquisadores graças a enorme variedade entre os vídeos e a própria ausência de um consenso na definição de cena. Diversas técnicas diferentes para a segmentação em cenas são reportadas na literatura. Uma técnica, em particular, destaca-se pelo baixo custo computacional: a técnica baseada em coerências visual. Utilizando-se operações de histogramas, a técnica objetiva-se a comparar tomadas adjacentes em busca de similaridades que poderiam indicar a presença de uma cena. Para melhorar os resultados obtidos, autores de trabalhos com tal enfoque utilizam-se de outras características, capazes de medir a \"quantidade de movimento\" das cenas, como os vetores de movimento. Assim, este trabalho apresenta uma técnica de segmentação de vídeo digital em tomadas e em cenas através da coerência visual e do fluxo óptico. Apresenta-se, ainda, uma série de avaliações de eficácia e de desempenho da técnica ao segmentar em tomadas e em cenas uma base de vídeo do domínio filmes / The popularization of applications and devices capable of producing, displaying and editing multimedia content did increase the need to adapt, modify and customize different types of media for different user needs. In this context, the area of Personalization and Content Adaptation seeks to develop solutions that meet these needs. Personalization systems, in general, need to know the data present in the media, thus needing for a media indexing process. In the case of digital video, the efforts for automatic indexing usually involves, as an initial step, to segment videos into smaller information units, such as shots and scenes. The scene segmentation, in particular, is a challenge to researchers due to the huge variety among the videos and the very absence of a consensus on the scene definition. Several scenes segmentation techniques are reported in the literature. One technique in particular stands out for its low computational cost: those techniques based on visual coherence. By using histograms, the technique compares adjacent shots to find similar shots which may indicate the presence of a scene. To improve the results, some related works uses other features to evaluate the motion dynamics of the scenes using features such as motion vectors. In this sense, this work presents a digital video segmentation technique for shots and scenes, using visual coherence and optical flow as its features. It also presents a series of evaluation in terms of effectiveness and performance of the technique when segmenting scenes and shots of a custom video database of the film domain

Esta dissertação de mestrado apresenta um novo esquema de controle de taxa hierárquico – HRC – para o padrão MVC – extensão para vídeos de múltiplas vistas do padrão H.264 – com objetivo de melhorar o aproveitamento da largura de banda oferecida por um canal entregando o vídeo comprimido com a melhor qualidade possível. Este esquema de controle de taxa hierárquico foi concebido para controlar de forma conjunta os níveis de quadro e de unidades básicas (BU). O esquema proposto explora a correlação existente entre as distribuições das taxas de bits em quadros vizinhos para predizer de forma eficiente o comportamento dos futuras bitrates através da aplicação de um controle preditivo baseado em modelos – MPC – que define uma ação de controle apropriada sobre as ações de adaptação do parâmetro de quantização (QP). Para prover um ajuste em granularidade fina, o QP é adicionalmente adaptado internamente para cada quadro por um processo de decisão de Markov (MDP) implementado em nível de BU capaz de considerar mapas com Regiões de Interesse (RoI). Um retorno acoplado aos dois níveis supracitados é realizado para garantir a consistência do sistema. Aprendizagem por Reforço é utilizada para atualizar os parâmetros do Controle Preditivo baseado em Modelos e do processo de decisão de Markov. Resultados experimentais mostram a superioridade da utilização do esquema de controle proposto, comparado às soluções estado-da-arte, tanto em termos de precisão na alocação de bits quanto na otimização da razão taxa-distorção, entregando um vídeo de maior qualidade visual nos níveis de quadros e de BUs. / This master thesis presents a novel Hierarchical Rate Control – HRC – for the Multiview Video Coding standard targeting an increased bandwidth usage and high video quality. The HRC is designed to jointly address the rate control at both framelevel and Basic Unit (BU)-level. This scheme is able to exploit the bitrate distribution correlation with neighboring frames to efficiently predict the future bitrate behavior by employing a Model Predictive Control that defines a proper control action through QP (Quantization Parameter) adaptation. To provide a fine-grained tuning, the QP is further adapted within each frame by a Markov Decision Process implemented at BU-level able to take into consideration a map of the Regions of Interest. A coupled frame/BU-level feedback is performed in order to guarantee the system consistency. A Reinforcement Learning method is responsible for updating the Model Predictive Control and the Markov Decision Process parameters. Experimental results show the superiority of the Hierarchical Rate Control compared to state-of-the-art solutions, in terms of bitrate allocation accuracy and rate-distortion, while delivering smooth video quality at both frame and Basic Unit levels.

Orientador: Yuzo Iano / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-16T03:46:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Araujo_AndreFilgueirasde_M.pdf: 3583920 bytes, checksum: afbfc9cf561651fe74a6a3d075474fc8 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Este trabalho tem como objetivo principal a elaboração de um novo algoritmo responsável por tornar mais eficiente a estimação de movimento do codec Dirac. A estimação de movimento é uma etapa crítica à codificação de vídeo, na qual se encontra a maior parte do seu processamento. O codec Dirac, recentemente lançado, tem como base técnicas diferentes das habitualmente utilizadas nos codecs mais comuns (como os da linha MPEG). O Dirac objetiva alcançar eficiência comparável aos melhores codecs da atualidade (notadamente o H.264/AVC). Desta forma, este trabalho apresenta inicialmente estudos comparativos visando à avaliação de métodos de estado da arte de estimação de movimento e do codec Dirac, estudos que fornecem a base de conhecimento para o algoritmo que é proposto na sequência. A proposta consiste no algoritmo Modified Hierarchical Enhanced Adaptive Rood Pattern Search (MHEARPS). Este apresenta desempenho superior aos outros algoritmos de relevância em todos os casos analisados, provendo em média complexidade 79% menor mantendo a qualidade de reconstrução. / Abstract: The main purpose of this work is to design a new algorithm which enhance motion estimation in Dirac video codec. Motion estimation is a critical stage in video coding, in which most of the processing lies. Dirac codec, recently released, is based on techniques different from the usually employed (as in MPEG-based codecs). Dirac video codec aims at achieving efficiency comparable to the best codecs (such as H.264/AVC). This work initially presents comparative studies of state-of-the-art motion estimation techniques and Dirac codec which support the conception of the algorithm which is proposed in the sequel. The proposal consists in the algorithm Modified Hierarchical Enhaced Adaptive Rood Pattern Search (MHEARPS). This presents superior performance when compared to other relevant algorithms in every analysed case, providing on average 79% less computations with similar video reconstruction quality. / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Sergio Ferreira do Amaral / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Educação / Made available in DSpace on 2018-08-13T13:16:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_KarlaIsabelde_D.pdf: 1362792 bytes, checksum: a796dba0c0db493ee1217460ff51a44d (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Esta investigação busca, através da narrativa audiovisual, aproximar a educação das novas tecnologias. A ferramenta tecnológica visada é o vídeo digital. A linha pedagógica seguida é a de construção de conhecimento, de Paulo Freire, junto com uma adequação didáticometodológica da educomunicação. As discussões metodológicas partem de estudos dos conceitos de narrativa audiovisual retirados de Jesús García Jiménes e de Francisco García García. Cada um dos elementos da narrativa audiovisual (a morfologia, a narratividade, a pragmática, a retórica, a poética e a multimídia) é discutido e pensado sob uma perspectiva da educação. O modelo de narrativa audiovisual é demonstrado com análises de produções de estudantes e educadores que demonstram, na prática, como pode ser o uso dos componentes da narrativa audiovisual em sala de aula. E, por fim, faz-se uma discussão pedagógica sobre a aplicação na prática, dentro da sala de aula, discussão feita a partir dos teóricos da construção do conhecimento e da educomunicação. / Abstract: The investigation looking through the audio-visual narrative align the education of new technologies, technological tool used is digital video, which have technical characteristics that can be incorporated in the teaching work. The online teaching is followed in the construction of knowledge by Paulo Freire, followed by a position teaching methodology of the Educommunication. Discussions are based on methodological studies of the concepts of audio-visual narrative, retired Jimena de Jesus Garcia Garcia and Francisco García are the morphology, the narrative, pragmatic, rhetoric, poetry and multimedia. Each of the elements of fiction has specific theorists who are used, has examples of analysis productions of students and teachers who Demonstration in practice as can be the use of components of classroom audio-visual narrative. Finally, a pedagogical discussion on the implementation in practice in class, using the theory of building the knowledge and the Educommunication. / Doutorado / Ciencias Sociais na Educação / Doutor em Educação

Orientador: Ricardo da Silva Torres / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-19T18:14:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AlmeidaJunior_JurandyGomesde_D.pdf: 7003455 bytes, checksum: 9f2b66a600d6b6ae595b02265ceb1585 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Avanços recentes na tecnologia têm permitido o aumento da disponibilidade de dados de vídeo, criando grandes coleções de vídeo digital. Isso tem despertado grande interesse em sistemas capazes de gerenciar esses dados de forma eficiente. Fazer uso eficiente de informações de vídeo requer o desenvolvimento de ferramentas poderosas capazes de extrair representações semânticas de alto nível a partir de características de baixo nível do conteúdo de vídeo. Devido à complexidade desse material, existem cinco desafios principais na concepção de tais sistemas: (1) dividir o fluxo de vídeo em trechos manuseáveis de acordo com a sua estrutura de organização, (2) implementar algoritmos para codificar as propriedades de baixo nível de um trecho de vídeo em vetores de características, (3) desenvolver medidas de similaridade para comparar esses trechos a partir de seus vetores, (4) responder rapidamente a consultas por similaridade sobre uma enorme quantidade de sequências de vídeo e (5) apresentar os resultados de forma amigável a um usuário. Inúmeras técnicas têm sido propostas para atender a tais requisitos. A maioria dos trabalhos existentes envolve algoritmos e métodos computacionalmente custosos, em termos tanto de tempo quanto de espaço, limitando a sua aplicação apenas ao ambiente acadêmico e/ou a grandes empresas. Contrário a essa tendência, o mercado tem mostrado uma crescente demanda por dispositivos móveis e embutidos. Nesse cenário, é imperativo o desenvolvimento de técnicas tanto eficazes quanto eficientes a fim de permitir que um público maior tenha acesso a tecnologias modernas. Nesse contexto, este trabalho apresenta cinco abordagens originais voltadas a análise, indexação e recuperação de vídeos digitais. Todas essas contribuições são somadas na construção de um sistema de gestão de vídeos por conteudo computacionalmente rápido, capaz de atingir a um padrão de qualidade similar, ou até mesmo superior, a soluções atuais / Abstract: Recent advances in the technology have enabled the increase of the availability of video data, creating large digital video collections. This has spurred great interest in systems that are able to manage those data in a efficient way. Making efficient use of video information requires the development of powerful tools to extract high-level semantics from low-level features of the video content. Due to the complexity of the video material, there are five main challenges in designing such systems: (1) to divide the video stream into manageable segments according to its organization structure; (2) to implement algorithms for encoding the low-level features of each video segment into feature vectors; (3) to develop similarity measures for comparing these segments by using their feature vectors; (4) to quickly answer similarity queries over a huge amount of video sequences; and (5) to present the list of results in a user-friendly way. Numerous techniques have been proposed to support such requirements. Most of existing works involve algorithms and methods which are computationally expensive, in terms of both time and space, limiting their application to the academic world and/or big companies. Contrary to this trend, the market has shown a growing demand for mobile and embedded devices. In this scenario, it is imperative the development of techniques so effective as efficient in order to allow more people have access to modern technologies. In this context, this work presents five novel approaches for the analysis, indexing, and retrieval of digital videos. All these contributions are combined to create a computationally fast system for content-based video management, which is able to achieve a quality level similar, or even superior, to current solutions / Doutorado / Ciência da Computação / Doutor em Ciência da Computação