AViSA: Un sistema semiautomático de diagnóstico de situaciones en tareas de vigilancia basado en técnicas de Atención VIsual Selectiva y dinámica con capacidad de Aprendizaje.
El objetivo global de este proyecto es modelar, operacionalizar e implementar un conjunto de componentes reutilizables (agentes) en la síntesis de tareas de vigilancia y seguridad semiautomáticas, válidos en distintos escenarios, tanto interiores como exteriores, en los que hay personas, vehículos y otros objetos en movimiento. La meta de estos sistemas de vigilancia visual semiautomática es (1) monitorizar el entorno, (2) diagnosticar las situaciones (relaciones espacio-temporales entre distintos objetos de interés en una secuencia de imágenes) y (3) generar las acciones pertinentes, en colaboración con los agentes humanos, ante situaciones de alerta. Las características distintivas de nuestra propuesta son: (1) el énfasis en los mecanismos de atención visual selectiva y dinámica con capacidad de aprendizaje por refuerzo (AVISA). Sobre la segmentación y etiquetado de la escena que generan los mecanismos de atención visual selectiva (AVS), que nos dicen en cada momento “dónde” mirar y “qué” mirar, se construirán el resto de las subtareas de monitorización, diagnóstico, planificación y control de acciones. (2) El reconocimiento de la diversidad y complejidad de los distintos escenarios de interés (tráfico, seguridad en aeropuertos, vandalismo en transportes públicos, vigilancia de personas y vehículos, distinción entre situaciones de normalidad y situaciones de alerta,...) y, por consiguiente, la conveniencia de abordar el proyecto desde una perspectiva modular, en términos de componentes reutilizables. (3) La elección de una solución semiautomática, en la que el sistema AVISA se desarrolla pensando que va a ser un instrumento potenciador, complementador o alternativo de los agentes humanos para realizar conjuntamente tareas de vigilancia y seguridad. Se pretende así suplir las inevitables pérdidas de atención, la monitorización de entornos peligrosos o de difícil acceso, la generación de prediagnósticos de alerta y el acceso físico, mediante robots móviles, a las zonas de interés. (4) La exigencia de desarrollar un prototipo concreto para un entorno real (empresa SECISA) de un sistema de vigilancia visual sobre robots con cámaras que monitorizan un escenario en el que hay vehículos y personas en constante movimiento, detectan situaciones de interés y actúan, de acuerdo con el resultado del diálogo con una central de alarmas. Este prototipo nos permitirá evaluar, en cooperación con la empresa, la validez, eficacia y viabilidad económica del sistema AVISA para escenarios y usuarios concretos. Así mismo, a través del mecanismo de aprendizaje por refuerzo, incluido en el sistema, nos permitirá refinar los modelos usados en su diseño.
Antecedentes
En los sistemas de vigilancia basados en video de primera generación, la información visual era enteramente procesada por operadores humanos. No obstante, el rendimiento de un humano observando un conjunto de monitores conectados a un número aún mayor de cámaras presenta una rápida caída en términos de la correcta detección de alarmas. El estado actual de los desarrollos en visión artificial, sistemas basados en conocimiento para la interpretación de imágenes y robótica autónoma, junto con los avances en tecnología de las comunicaciones y en procesamiento de imágenes en tiempo real, han hecho posible una nueva perspectiva ante el problema de la vigilancia semiautomática de escenarios complejos. Ahora es posible construir modelos del entorno y diagnosticar situaciones a partir del análisis de secuencias indefinidas de imágenes proporcionadas por cámaras móviles. La vigilancia es una macrotarea de carácter multidisciplinar que afecta a un número cada vez mayor de escenarios, servicios y usuarios. La vigilancia plurisensorial, que añade cámaras móviles al resto de los sensores, se usa para detectar amenazas a través de la observación continua de áreas importantes y vulnerables de un escenario considerado de valor económico, social o estratégico por ser susceptibles de robos, incendios, vandalismo o atentados. Por ejemplo, locales comerciales, acceso a edificios, aparcamientos, áreas perimetrales, alarmas de incendios, aeropuertos etc. Estos sistemas de vigilancia visual son también útiles para grabar individuos y objetos de determinado perfil que accedan o salgan de una determinada área de interés, ayudando a la identificación de situaciones de interés y permitiendo la rápida reacción en tiempo real. Además, las observaciones que se monitorizan y prediagnostican en tiempo real pueden ser también grabables para un análisis posterior. La propuesta de este proyecto se basa en el uso combinado de la vigilancia electrónica con la humana en tareas de seguridad.
Subproyecto 1 : UNED
Título: Diseño e implementación de un conjunto de agentes de diagnóstico, planificación y control con capacidad de aprendizaje y cooperación con humanos en tareas de vigilancia.
Entidad financiadora: Ministerio de Ciencia y Tecnología (MCyT)
Convocatoria: Proyectos Coordinados de I+D
Referencia: TIN2004-07661-C02-01
Organismo ejecutor: Universidad Nacional de Educación a Distancia (UNED)
Investigador principal: Prof. Dr. José Mira Mira
Departamento: Inteligencia Artificial
Fecha de inicio: junio 2004
Fecha de finalización:
Objetivos del subproyecto:
Los objetivos a abordar en este subproyecto son:
Modelado del conocimiento del experto humano en tareas de vigilancia (diagnóstico de situaciones y planificación coordinada de acciones).
Formalización de los modelos de diagnóstico y planificación mediante la adaptación a los escenarios de visión activa multicámara con robótica móvil de los resultados previos en DIAGEN y de las bibliotecas de métodos y ontologías.
Modelado, formalización e implementación de la subtarea de aprendizaje por refuerzo para AVS y para el control de los robots.
Contribución al desarrollo, implementación y evaluación de los prototipos AVISA-SECISA en tareas de vigilancia en escenarios reales (tarea compartida con subproyecto 2).
Subproyecto 2 : UCLM
Título: Diseño e implementación de un sistema de atención visual selectiva para monitorización dinámica y distribuida de escenarios con distintos tipos de objetos móviles y deformables.
Entidad financiadora: Ministerio de Ciencia y Tecnología (MCyT)
Convocatoria: Proyectos Coordinados de I+D
Referencia: TIN2004-07661-C02-02
Organismo ejecutor: Universidad de Castilla-La Mancha (UCLM)
Investigador principal: Prof. Dr. Antonio Fernández Caballero
Departamento: Sistemas Informáticos
Fecha de inicio: junio 2004
Fecha de finalización:
Objetivos del subproyecto:
Los objetivos a abordar en este subproyecto son:
Modelado del conocimiento para la subtarea de monitorización visual y prediagnóstico de la escena, mediante mecanismos de atención visual selectiva (AVS), a partir de cámaras fijas y cámaras sobre robots móviles. Adaptación del preproceso a las necesidades del proyecto 1 (UNED).
Formalización de los modelos ascendente y descendente de AVS mediante computación acumulativa y métodos de inhibición lateral algorítmica (ALI).
Adaptación de los resultados a las necesidades del proyecto 1 (UNED).
Adaptación de los resultados del aprendizaje por refuerzo a la AVS y a la planificación y control de acciones que cierran el lazo de interacción de las cámaras móviles con el entorno.
Contribución al desarrollo, implementación, validación y evaluación del prototipo AVISA-SECISA en tareas de vigilancia en distintos escenarios reales (tarea compartida con subproyecto 1):
I. Comportamientos sospechosos en el exterior e interior de un local (cámaras fijas y sobre robots móviles).
II. Vigilancia perimetral de una nave industrial con cámaras fijas y sobre robots móviles.
III. Verificación robotizada de alarmas de incendios para delimitar efectos colaterales y optimizar el proceso de extinción.