CAREER: Machine-centered Cyberinfrastructure for Panoramic Video Analytics in Science and Engineering Monitoring

职业:科学和工程监控中用于全景视频分析的以机器为中心的网络基础设施

基本信息

  • 批准号:
    2144764
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 50万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-06-15 至 2027-05-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Video analytics plays a pivotal role in science and engineering monitoring. Monitoring videos captured by remote cameras are typically live streamed to servers for analysis because of the limited computational capabilities of camera devices. From wildlife tracking and coastline event detection to airport suspect recognition and victim search in disaster response, such automated video analytics systems have been deployed widely to assist human operators. The recent advancement of 360 degree cameras enables a new paradigm of panoramic video analytics that can cover the 360 degree surroundings of a monitoring site and can address the errors in and missing analysis abilities of traditional 2D video analytics. However, realizing this vision requires live streaming massive panoramic video data to servers for online analytics, which cannot be supported by the current cyberinfrastructure (CI). The mismatch between the 360 degree video bit rate and available network bandwidth can cause lagging or failed analysis, diminishing the benefits of panoramic video analytics. This project will create a framework of video compression, streaming, and recovery for achieving the vision of panoramic video analytics in science and engineering monitoring. The new CI will allow scientists and engineers to conduct online panoramic video analytics and enable innovative applications that are otherwise unattainable. The research outcomes will support the development of a remote learning tool for imaging analytics, course curriculum and undergraduate research in media computing, and educational videos for public outreach.This project investigates a machine centered video computing framework in order to enable online panoramic video analytics. Unlike traditional human centered video frameworks where pixels are processed to preserve extensive aesthetic details for human viewing, the proposed CI compresses, streams, and recovers feature points for machine analytics. Because of this fundamental change, the proposed framework is able to greatly outperform legacy video CIs and support panoramic video analytics. To this end, a deep learning based 360 degree video codec will be built to distill the spatiotemporal characteristics of video features and optimize both compression ratio and analytics accuracy. Second, an adaptive 360 degree video bitrate streaming system will be designed to ensure continuous delivery of full 360 degree video frames by prioritizing regions of interest preferred by machines. Third, a 360 degree video recovery scheme will be developed to restore noisy and delayed video data while considering the time constraints in the online analytics models. Finally, interdisciplinary collaboration will be done with application area scientists and engineers to carry out the project plans for evaluation and validation of the panoramic video framework on real world problems.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
视频分析在科学和工程监控中发挥着关键作用。由于摄像头设备的计算能力有限,远程摄像头捕获的监控视频通常会实时传输到服务器进行分析。从野生动物跟踪和海岸线事件检测到机场嫌疑人识别和灾难响应中的受害者搜索,此类自动视频分析系统已被广泛部署以协助人类操作员。 360度摄像机的最新进展实现了全景视频分析的新范例,可以覆盖监控站点的360度周围环境,并可以解决传统2D视频分析中的错误和分析能力缺失的问题。然而,实现这一愿景需要将海量全景视频数据实时传输到服务器进行在线分析,而当前的网络基础设施(CI)无法支持这一点。 360 度视频比特率与可用网络带宽之间的不匹配可能会导致分析滞后或失败,从而削弱全景视频分析的优势。该项目将创建一个视频压缩、流媒体和恢复框架,以实现科学和工程监控中全景视频分析的愿景。新的 CI 将允许科学家和工程师进行在线全景视频分析,并实现其他方式无法实现的创新应用。研究成果将支持开发用于图像分析的远程学习工具、媒体计算方面的课程和本科生研究以及用于公共宣传的教育视频。该项目研究以机器为中心的视频计算框架,以实现在线全景视频分析。与传统的以人为中心的视频框架不同,传统的以人为中心的视频框架对像素进行处理,以保留大量的美学细节以供人类观看,而所提出的 CI 会压缩、流式传输和恢复特征点以供机器分析。由于这一根本性变化,所提出的框架能够大大优于传统视频 CI,并支持全景视频分析。为此,将构建基于深度学习的360度视频编解码器,以提取视频特征的时空特征并优化压缩比和分析准确性。其次,将设计自适应 360 度视频比特率流系统,通过优先考虑机器首选的感兴趣区域,确保连续交付完整的 360 度视频帧。第三,将开发360度视频恢复方案来恢复嘈杂和延迟的视频数据,同时考虑在线分析模型的时间限制。最后,将与应用领域的科学家和工程师进行跨学科合作,以实施针对现实世界问题评估和验证全景视频框架的项目计划。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Enhancing 360 Video Streaming through Salient Content in Head-Mounted Displays
通过头戴式显示器中的显着内容增强 360 度视频流
  • DOI:
    10.3390/s23084016
  • 发表时间:
    2023-04-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Anh Nguyen;Zhisheng Yan
  • 通讯作者:
    Zhisheng Yan
DAO: Dynamic Adaptive Offloading for Video Analytics
DAO:用于视频分析的动态自适应卸载
Context-aware image compression optimization for visual analytics offloading
用于视觉分析卸载的上下文感知图像压缩优化
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Zhisheng Yan其他文献

Service provisioning and profit maximization in network-assisted adaptive HTTP streaming
网络辅助自适应 HTTP 流中的服务供应和利润最大化
A context aware MAC protocol for medical Wireless Body Area Network
用于医疗无线体域网的上下文感知 MAC 协议
QoS-driven scheduling approach using optimal slot allocation for Wireless Body Area Networks
使用最佳时隙分配的无线体域网 QoS 驱动的调度方法
SSPA-LBS: Scalable and Social-Friendly Privacy-Aware Location-Based Services
SSPA-LBS:可扩展且社交友好的隐私感知基于位置的服务
  • DOI:
    10.1109/tmm.2019.2892300
  • 发表时间:
    2019-01-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.3
  • 作者:
    Changsha Ma;Zhisheng Yan;Chang Wen Chen
  • 通讯作者:
    Chang Wen Chen
A novel transmission approach based on video content for 360-degree streaming
一种基于360度流媒体视频内容的新颖传输方法
  • DOI:
    10.1007/s11042-022-11938-9
  • 发表时间:
    2022-04-21
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Hong Zhang;Fan Li;Zhisheng Yan
  • 通讯作者:
    Zhisheng Yan

Zhisheng Yan的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Zhisheng Yan', 18)}}的其他基金

CRII: OAC: Data Collection Infrastructure for Panoramic Video Monitoring in Wildlife Science
CRII:OAC:野生动物科学全景视频监控数据收集基础设施
  • 批准号:
    2151463
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
EAGER: Collaborative Research: Augmented 360 Video for Situation Awareness in Firefighting
EAGER:协作研究:用于消防态势感知的增强型 360 度视频
  • 批准号:
    2140620
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CRII: OAC: Data Collection Infrastructure for Panoramic Video Monitoring in Wildlife Science
CRII:OAC:野生动物科学全景视频监控数据收集基础设施
  • 批准号:
    1948467
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

抛光机器人柔性变刚度并联执行器宏微协调运动规划与主被动柔顺控制
  • 批准号:
    52305016
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
融合环境作用的连续体手术机器人自主规划与控制策略
  • 批准号:
    52305018
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于稀疏优化的冗余机器人低能耗及容噪运动规划研究
  • 批准号:
    62363012
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    32 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
水下群体机器人信息强受限下的群智涌现与协同控制研究
  • 批准号:
    62373285
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于视觉感知的移动加工机器人位姿误差建模与在线补偿
  • 批准号:
    52375507
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

CAREER: Foundations of Human-Centered Machine Learning in the Wild
职业:以人为中心的自然机器学习的基础
  • 批准号:
    2237037
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Binge Eating as a Mechanism Underlying the Food Insecurity-Obesity Paradox in Adolescents
暴饮暴食是青少年粮食不安全-肥胖悖论的潜在机制
  • 批准号:
    10583732
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
Predicting the Absence of Serious Bacterial Infection in the PICU
预测 PICU 中不存在严重细菌感染
  • 批准号:
    10806039
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
Comprehensive Pediatric Phenotyping for Evidence-Based Diagnosis in Genetic Disease
用于遗传病循证诊断的综合儿科表型分析
  • 批准号:
    10644205
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
Between- and Within-Person Heterogeneity in Adolescent Resting State Networks: Associations with Internalizing Psychopathology
青少年静息状态网络中人与人之间的异质性:与内化精神病理学的关联
  • 批准号:
    10749362
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了