Programas de Investigación de Impacto 2017-01
Edwin Cornejo Mayta; Olenka Verónika Vargas Lazarte; Jorge Luis Poco Medina; Vicente Enrique Machaca Arceda; Christian Edilberto Portugal Zambrano; Cristian José Lopez Del Alamo; Manuel Eduardo Loaiza Fernandez; Juan Carlos Gutierrez Caceres
Objetivo
En esta propuesta, presentamos tres proyectos articulados con la finalidad de iniciar el camino de transformación de Arequipa hacia una ciudad inteligente. El primer proyecto, capturará cómo las ciudadanos de Arequipa perciben la seguridad a través de imágenes de las calles. El segundo proyecto, ataca el problema de falta de análisis de datos, siendo su principal objetivo la explotación de los pocos datos disponibles sobre nuestras ciudad, y a través de técnicas de visualización y exploración hacerlas entendibles para público en general y también para expertos, en el apoyo en la toma de decisiones sobre temas operativos y planeamiento. Y finalmente, nuestro tercer proyecto busca analizar y pre-procesar grandes cantidades de imágenes estáticas y de video que un municipio tiene dentro de su dominio para analizar y resumir, en un archivo de vídeo de forma automática o semiautomática diferentes intervalos o segmentos de video donde ocurren situaciones específicas.
Resumen:
Los centros urbanos producen datos de forma constante e ininterrumpida, describiendo el comportamiento de sus habitantes, como demás componentes que afectan en su desarrollo diario. Sin embargo, no todas ciudades son capaces de recolectar dichos datos y analizarlos con el propósito de extraer información útil para la resolución de los problemas o superación de las deficiencias que dicho centro pueda tener. A dichos lugares, preocupados por la sustentabilidad, apoyados por medios tecnológicos, se les denomina ciudades inteligentes. Algunos de los beneficios que producen las ciudades inteligentes son: (i) optimización en la asignación de recursos y reducción de gastos innecesarios, (ii) facilitan la integración de procesos en la administración pública, aportando información necesaria y transparente apoyando en la toma de decisiones, (iii) eleva el grado de la satisfacción de los habitantes permitiendo prestar una mejor atención, y (iv) produce indicadores de desempeño necesarios para medir, comparar y mejorar políticas públicas. En esta propuesta, presentamos tres proyectos articulados con la finalidad de iniciar el camino de transformación de Arequipa hacia una ciudad inteligente. El primer proyecto, capturará cómo las ciudadanos de Arequipa perciben la seguridad a través de imágenes de las calles. En la actualidad no existe esta información para el Perú, y usar datos de otros países no serían de útiles ya que que son diferentes contextos. El segundo proyecto, ataca el problema de falta de análisis de datos, siendo su principal objetivo la explotación de los pocos datos disponibles sobre nuestras ciudad, y a través de técnicas de visualización y exploración hacerlas entendibles para público en general y también para expertos, en el apoyo en la toma de decisiones sobre temas operativos y planeamiento. Y finalmente, nuestro tercer proyecto busca analizar y pre-procesar grandes cantidades de imágenes estáticas y de video que un municipio tiene dentro de su dominio para analizar y resumir, en un archivo de vídeo de forma automática o semiautomática diferentes intervalos o segmentos de video donde ocurren situaciones específicas (como actos delictivos, fraudes, o acciones violentas), intentando identificar dentro de su contenido. De esta forma, nuestro programa de impacto intenta atacar todos algunos de los principales problemas urbanos desde diferentes frentes, proporcionando datos, métodos y nuevas tecnologías que muevan a la ciudad de Arequipa en el camino a ser una ciudad segura e inteligente.
Palabras clave
Resumen de video, Procesamiento paralelo, Computación urbana, Big Data, Visualización de datos, Percepción, Seguridad, Visión, Análisis Visual
Problema central
Los principales problemas para poder tener una ciudad inteligente son la falta de datos, de tecnología, de análisis de datos y también el factor humano. Nuestro programa de impacto intenta atacar todos estos problemas desde diferentes frentes. Nuestro objetivo general es proveer datos, métodos y nuevas tecnologías que muevan a la ciudad de Arequipa en el camino a ser una ciudad segura e inteligente.
Hipótesis planteada
La hipotesis general del proyecto es la investigación, análisis e implementación de métodos de Computación Visual para apoyar a la conversión de Arequipa en una ciudad inteligente. Especificamente, cada proyecto presenta una hipotesis propia: 1) Es posible crear un modelo computacional para predecir qué tan segura es una calle/zona teniendo como entrada una fotografía de la calle. Para la generación de este modelo usaremos ground truth data que está basado en cómo las personas perciben la seguridad usando su conocimiento a priori o experiencia sobre la ciudad. 2)Es posible la generación de un modelo que combine analíticos visuales y aprendizaje de máquina que apoye en la tarea de exploración y análisis de datos provenientes de centros urbanos. Nuestro modelo será verificado con la simulación de datos reales usando como primer caso de estudio la ciudad de Arequipa por medio de todas las bases de datos que proporcionen datos relevantes para nuestro método. Nuestra hipótesis es que el modelo propuesto permita una mejora en la toma de decisiones sobre temas operativos y de planeamiento en cualquier centro urbano. 3) Es posible crear sistema de resumen de vídeo de diversas cámaras de seguridad ciudadana, que nos permita indexar intervalos específicos en los videos, donde un agente de seguridad ciudadana deba realizar un análisis más profundo por las variaciones que la imagen de fondo del video puede tener. Nuestro modelo será verificado con el análisis de diversos archivos de vídeo capturados por cámaras de vigilancia propias y del municipio de la ciudad de Arequipa, que servirán para validar la propuesta de nuestro sistema. Nuestra hipótesis es que el sistema propuesto mejore en la toma de decisiones sobre temas de seguridad ciudadana y de planeamiento urbano dentro del municipio provincial de Arequipa.
Resultados esperados
a) Crear alternativas de solución integral, sustentadas en las investigaciones realizadas en los Proyectos del Programa de Impacto. Que serán entregadas a la Municipalidad Provincial de Arequipa.
b) Artículos científicos aceptados a una revista indizada.
c) Ponencias de los resultados intermedios o finales de la investigación en eventos de nivel científico internacional o nacional.
d) Tesis de pre y/o posgrado sustentada para la obtención del grado académico o título
profesional.
Impactos esperados
Los impactos esperados por proyecto son:
Proyecto "Mapeando la Percepción de Seguridad en Ciudades a través de Imágenes de Google Street View":
- La generación de una base de datos de percepción de seguridad. Por cada imagen tendremos su localización geográfica, información temporal, y la predicción de seguridad determinada por al menos un usuario. Para generalizar estos datos, promoveremos el uso de nuestra aplicación de captura por personas de diferentes niveles socioculturales, dentro de nuestra ciudad.
- Creación de un modelo computacional entrenado con los datos capturados, el cual reciba como entrada una fotografía de una calle y atribuya automáticamente un score de seguridad o peligro.
- Una herramienta web donde puedan ser visualizados lo datos y las predicciones generadas por nuestro modelo. Esta aplicación web usará técnicas avanzadas de visualización interactiva en tiempo real. Esto último es de mucha ayuda para hacer exploración en los datos y generar nuevas hipótesis que sirvan de ayuda a nuestras autoridades.
-Publicación de dos artículos en revistas indexadas de nivel internacional.
- Desarrollo de una tesis de pregrado y una de postgrado
Proyecto "Análisis visual interactivo de datos multidimensionales mixtos provenientes de centros urbanos"
- Un software con entorno web para la exploración de datos provenientes de centros urbanos en apoyo a la gestión y planificación de estos.
- Dos publicaciones en congresos rankeados en el área y con proceeding indexado (por ejemplo: SIBGRAPI, EUROVIS, IEEE VIS)
- Una publicación en revista indexada en el área (por ejemplo: Computer Graphics Forum, IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, etc)
- Desarrollo de tesis de un alumno de posgrado/pregrado.
Proyecto "Sumarización e indexación de videos provenientes de cámaras de vigilancia"
- Un sistema de resumen de vídeos de vigilancia para seguridad cuidadana.
- Dos publicaciones en congresos rankeados en el área y con proceeding indexado (por ejemplo: SIBGRAPI, CVPR, ECCV, ICCV, BMVC)
- Una publicación en revista indexada en el área (por ejemplo: Computer Graphics Forum, IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, etc)
- Desarrollo de tesis de un alumno de posgrado/pregrado.