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Robust Face Tracking in Video Sequences

Tanushri Chakravorty

PhD thesis (2017)

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Cite this document: Chakravorty, T. (2017). Robust Face Tracking in Video Sequences (PhD thesis, École Polytechnique de Montréal). Retrieved from https://publications.polymtl.ca/2768/
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Abstract

Ce travail présente une analyse et une discussion détaillées d’un nouveau système de suivi des visages qui utilise plusieurs modèles d’apparence ainsi qu’un e approche suivi par détection. Ce système peut aider un système de reconnaissance de visages basé sur la vidéo en donnant des emplacements de visages d’individus spécifiques (région d’intérêt, ROI) pour chaque cadre. Un système de reconnaissance faciale peut utiliser les ROI fournis par le suivi du visage pour obtenir des preuves accumulées de la présence d’une personne d’une personne présente dans une vidéo, afin d’identifier une personne d’intérêt déjà inscrite dans le système de reconnaissance faciale. La tâche principale d’une méthode de suivi est de trouver l’emplacement d’un visage présent dans une image en utilisant des informations de localisation à partir de la trame précédente. Le processus de recherche se fait en trouvant la meilleure région qui maximise la possibilité d’un visage présent dans la trame en comparant la région avec un modèle d’apparence du visage. Cependant, au cours de ce processus, plusieurs facteurs externes nuisent aux performances d’une méthode de suivi. Ces facteurs externes sont qualifiés de nuisances et apparaissent habituellement sous la forme d’une variation d’éclairage, d’un encombrement de la scène, d’un flou de mouvement, d’une occlusion partielle, etc. Ainsi, le principal défi pour une méthode de suivi est de trouver la meilleure région malgré les changements d’apparence fréquents du visage pendant le processus de suivi. Étant donné qu’il n’est pas possible de contrôler ces nuisances, des modèles d’apparence faciale robustes sont conçus et développés de telle sorte qu’ils soient moins affectés par ces nuisances et peuvent encore suivre un visage avec succès lors de ces scénarios. Bien qu’un modèle d’apparence unique puisse être utilisé pour le suivi d’un visage, il ne peut pas s’attaquer à toutes les nuisances de suivi. Par conséquent, la méthode proposée utilise plusieurs modèles d’apparence faciale pour s’attaquer à ces nuisances. En outre, la méthode proposée combine la méthodologie du suivi par détection en employant un détecteur de visage qui fournit des rectangles englobants pour chaque image. Par conséquent, le détecteur de visage aide la méthode de suivi à aborder les nuisances de suivi. De plus, un détecteur de visage contribue à la réinitialisation du suivi pendant un cas de dérive. Cependant, la précision suivi peut encore être améliorée en générant des candidats additionnels autour de l’estimation de la position de l’objet par la méthode de suivi et en choisissant le meilleur parmi eux. Ainsi, dans la méthode proposée, le suivi du visage est formulé comme le visage candidat qui maximise la similitude de tous les modèles d’apparence.----------ABSTRACT: This work presents a detailed analysis and discussion of a novel face tracking system that utilizes multiple appearance models along with a tracking-by-detection framework that can aid a video-based face recognition system by giving face locations of specific individuals (Region Of Interest, ROI) for every frame. A face recognition system can utilize the ROIs provided by the face tracker to get accumulated evidence of a person being present in a video, in order to identify a person of interest that is already enrolled in the face recognition system. The primary task of a face tracker is to find the location of a face present in an image by utilizing its location information from the previous frame. The searching process is done by finding the best region that maximizes the possibility of a face being present in the frame by comparing the region with a face appearance model. However, during this face search, several external factors inhibit the performance of a face tracker. These external factors are termed as tracking nuisances, and usually appear in the form of illumination variation, background clutter, motion blur, partial occlusion, etc. Thus, the main challenge for a face tracker is to find the best region in spite of frequent appearance changes of the face during the tracking process. Since, it is not possible to control these nuisances. Robust face appearance models are designed and developed such that they do not too much affected by these nuisances and still can track a face successfully during such scenarios. Although a single face appearance model can be used for tracking a face, it cannot tackle all the tracking nuisances. Hence, the proposed method utilizes multiple face appearance models. By doing this, different appearance models can facilitate tracking in the presence of tracking nuisances. In addition, the proposed method, combines the tracking-by-detection methodology by employing a face detector that outputs a bounding box for every frame. Therefore, the face detector aids the face tracker in tackling the tracking nuisances. In addition, a face detector aids in the re-initialization of the tracker during tracking drift. However, the precision of the tracker can further be improved by generating face candidates around the face tracking output and choosing the best among them. Thus, in the proposed method, face tracking is formulated as the face candidate that maximizes the similarity of all the appearance models.

Open Access document in PolyPublie
Department: Département de génie informatique et génie logiciel
Dissertation/thesis director: Guillaume-Alexandre Bilodeau and Éric Granger
Date Deposited: 21 Dec 2017 14:24
Last Modified: 27 Jun 2019 16:47
PolyPublie URL: https://publications.polymtl.ca/2768/

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