Please use this identifier to cite or link to this item: https://hdl.handle.net/10216/132640
Author(s): Pedro Miguel Coutinho Augusto
Title: Automotive Interior Sensing - Anomaly Detection
Issue Date: 2020-07-22
Abstract: With the appearance of SAVs (Shared Autonomous Vehicles) there will no longer be a driver responsible for maintaining the car interior and well-being of passengers. To counter this, it is imperative to have a system that is able to detect any abnormal behaviours, e.g., violence between passengers, and trigger the appropriate response. Furthermore, the type of anomalous activities can be so diverse, that having a dataset that incorporates most use cases is unattainable, making traditional classification algorithms not ideal for this kind of application. In this sense, anomaly detection algorithms are a good approach in order to build a discriminative model. Taking this into account, this work focuses on the use of deep learning techniques, more precisely Spatiotemporal auto-encoder based frameworks, which are trained on human behavior video sequences and tested on use cases with normal and abnormal human interactions from Bosch's internal datasets. Initially, the model was trained on a single non-violent action category. Final iterations considered all of the identified non-violent actions as normal data. The network architecture presents a group of convolutional layers which encode and decode spatial data; and a temporal encoder/decoder structure, implemented as a convolutional Long Short Term Memory network, responsible for learning motion information. The network defines how to properly reconstruct the 'normal' frame sequences and during testing, each sequence is classified as normal or abnormal based on its reconstruction error. Based on these values, regularity scores are inferred showing the predicted regularity of each frame. The resulting framework is a viable addition to traditional action recognition algorithms since it can work as a tool for detecting unknown actions, strange/abnormal behaviours and aid in understanding the meaning of such human interactions.
Description: Com o surgimento dos veículos autónomos partilhados não haverá condutores nos veículos capazes de manter o bem-estar dos passageiros. Por esta razão, é imperativo que exista um sistema preparado para detetar comportamentos anómalos, por exemplo, violência entre passageiros, e que responda de forma adequada. O tipo de anomalias pode ser tão diverso que ter um "dataset" para treino que contenha todas as anomalias possíveis neste contexto é impraticável, implicando que algoritmos tradicionais de classificação não sejam ideais para esta aplicação. Por estas razões, os algoritmos de deteção de anomalias são a melhor opção para construir um bom modelo discriminativo. Esta dissertação foca-se na utilização de técnicas de "deep learning", mais precisamente arquiteturas baseadas em "Spatiotemporal auto-encoders" que são treinadas apenas com sequências de "frames" de comportamentos normais e testadas com sequências normais e anómalas dos "datasets" internos da Bosch. O modelo foi treinado inicialmente com apenas uma categoria das ações não violentas e as iterações finais foram treinadas com todas as categorias de ações não violentas. A rede neuronal contém camadas convolucionais dedicadas à compressão e descompressão dos dados espaciais; e algumas camadas dedicadas à compressão e descompressão temporal dos dados, implementadas com células LSTM ("Long Short-Term Memory") convolucionais, que extraem informações relativas aos movimentos dos passageiros. A rede define como reconstruir corretamente as sequências de "frames" normais e durante os testes, cada sequência é classificada como normal ou anómala de acordo com o seu erro de reconstrução. Através dos erros de reconstrução são calculados os "regularity scores" que indicam a regularidade que o modelo previu para cada "frame". A "framework" resultante é uma adição viável aos algoritmos tradicionais de reconhecimento de ações visto que pode funcionar como um sistema que serve para detetar ações desconhecidas e contribuir para entender o significado de tais interações humanas.
Subject: Engenharia electrotécnica, electrónica e informática
Electrical engineering, Electronic engineering, Information engineering
Scientific areas: Ciências da engenharia e tecnologias::Engenharia electrotécnica, electrónica e informática
Engineering and technology::Electrical engineering, Electronic engineering, Information engineering
DOI: 10.34626/fwnc-yn05
TID identifier: 202594203
URI: https://hdl.handle.net/10216/132640
Document Type: Dissertação
Rights: openAccess
Appears in Collections:FEUP - Dissertação

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