NOP query: um novo método orientado a notificações para processamento de buscas em vídeos em tempo real
| Ano de defesa: | 2024 |
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| Autor(a) principal: | |
| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Tese |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | eng |
| Instituição de defesa: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Curitiba Brasil Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial UTFPR |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35731 |
Resumo: | With the rapid growth of video data, the search for events in videos is becoming increasingly relevant, and many challenges related to computational cost and latency arise, especially for real-time applications. In this context, important works have highlighted many issues when dealing with large video datasets or streaming data, including high processing cost, complex imperative programming, high latency with query processing and a lot of complexity to detect and retrieve spatiotemporal events in videos. Additionally, there is a lack of a video standard query language and an efficient search engine, which requires a pragmatic solution, as was the case with ANSI SQL for relational databases. From the epistemological and ontological point of view, the origin of the problem would be beyond the current approaches, reaching its usual programming paradigms and related idiosyncrasies, such as the tendency to misuse processing capacity and program part coupling. The so-called “paradigm unfitness” would be a relevant and even primary cause of software development problems that hinder breakthrough solutions in the video query system as much as other domains involving distributed and high-demanding processing. Considering the need for new and efficient solutions, the so-called NotificationOriented Paradigm (NOP) could be a suitable alternative. NOP introduced a new way of thinking and developing software in which small collaborative entities perform fact execution and logical decision processing based on precise notifications. Inspired by the current gaps in the field of video querying and the advantages of NOP and existing development tools, this thesis proposes a new query-processing method that handles multiple video events and reacts with low latency when matches occur. A distinct conformation of the state-of-the-art NOP Framework is proposed and applied to query the system domain to avoid intensive database operations such as storage, retrieval, and triggers. In order to perform query searches, a new video querying language is proposed, developed, and used. In addition, a new dataset and two case studies with several experiments are proposed and developed to show the feasibility of the proposed NOP-based solution for this domain. Experiments on the labeled dataset demonstrated the suitability of the proposed method for low-latency processing with polynomial complexity. The results are better than the state of the art, which works at exponential cost. |
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NOP query: um novo método orientado a notificações para processamento de buscas em vídeos em tempo realNOP Query: a new notification-based method for processing video queries on the flyConsulta (Ciência da Computação)Linguagens de consulta (Ciência da computação)Visão por computadorProcessamento eletrônico de dados em tempo realGerenciamento de memória (Computação)Sistemas de grande escalaBig dataQuerying (Computer science)Query languages (Computer science)Computer visionReal-time data processingMemory Management (Computer science)Large scale systemsCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAOEngenharia ElétricaWith the rapid growth of video data, the search for events in videos is becoming increasingly relevant, and many challenges related to computational cost and latency arise, especially for real-time applications. In this context, important works have highlighted many issues when dealing with large video datasets or streaming data, including high processing cost, complex imperative programming, high latency with query processing and a lot of complexity to detect and retrieve spatiotemporal events in videos. Additionally, there is a lack of a video standard query language and an efficient search engine, which requires a pragmatic solution, as was the case with ANSI SQL for relational databases. From the epistemological and ontological point of view, the origin of the problem would be beyond the current approaches, reaching its usual programming paradigms and related idiosyncrasies, such as the tendency to misuse processing capacity and program part coupling. The so-called “paradigm unfitness” would be a relevant and even primary cause of software development problems that hinder breakthrough solutions in the video query system as much as other domains involving distributed and high-demanding processing. Considering the need for new and efficient solutions, the so-called NotificationOriented Paradigm (NOP) could be a suitable alternative. NOP introduced a new way of thinking and developing software in which small collaborative entities perform fact execution and logical decision processing based on precise notifications. Inspired by the current gaps in the field of video querying and the advantages of NOP and existing development tools, this thesis proposes a new query-processing method that handles multiple video events and reacts with low latency when matches occur. A distinct conformation of the state-of-the-art NOP Framework is proposed and applied to query the system domain to avoid intensive database operations such as storage, retrieval, and triggers. In order to perform query searches, a new video querying language is proposed, developed, and used. In addition, a new dataset and two case studies with several experiments are proposed and developed to show the feasibility of the proposed NOP-based solution for this domain. Experiments on the labeled dataset demonstrated the suitability of the proposed method for low-latency processing with polynomial complexity. The results are better than the state of the art, which works at exponential cost.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Com o rápido crescimento dos dados de vídeo, a procura de eventos em vídeos está se tornando cada vez mais relevante, surgindo muitos desafios relacionados com o custo computacional e a latência, especialmente para aplicações em tempo real. Neste contexto, trabalhos importantes destacaram muitos problemas quando se lida com grandes conjuntos de dados de vídeo ou dados em fluxo contínuo, incluindo um elevado custo de processamento, programação imperativa complexa, elevada latência no processamento de consultas e uma grande complexidade para detectar e recuperar eventos espaço-temporais em vídeos. Além disso, não existe uma linguagem de consulta normalizada para vídeos nem um motor de pesquisa eficiente, o que exige uma solução pragmática, como foi o caso do ANSI SQL para bases de dados relacionais. Do ponto de vista epistemológico e ontológico, a origem do problema estaria além das abordagens atuais, atingindo seus paradigmas usuais de programação e idiossincrasias correlatas, como a tendência ao mau uso da capacidade de processamento e o acoplamento de partes do programa. A chamada “inadequação de paradigma” seria uma causa relevante e até primária de problemas de desenvolvimento de software que impedem soluções inovadoras no sistema de consulta de vídeo, tanto quanto em outros domínios que envolvem processamento distribuído e de alta demanda. A PON introduziu uma nova forma de pensar e desenvolver software em que pequenas entidades colaborativas executam a execução de fatos e o processamento de decisões lógicas com base em notificações precisas. Inspirada nas lacunas atuais no domínio da consulta de vídeo e nas vantagens do PON e das ferramentas de desenvolvimento existentes, esta tese propõe um novo método de processamento de consultas que lida com múltiplos eventos de vídeo e reage com baixa latência quando ocorrem correspondências. É proposta uma conformação distinta da estrutura PON, que é aplicada à operações de consulta para evitar buscas intensivas da base de dados, como o armazenamento, a recuperação e os gatilhos. Para efetuar pesquisas de consulta, é proposta, desenvolvida e utilizada uma nova linguagem de consulta de vídeo. Além disso, um novo conjunto de dados e dois estudos de caso com vários experimentos são propostos e desenvolvidos para mostrar a viabilidade da solução baseada em PON proposta para este domínio. Os experimentos no conjunto de dados rotulados demonstraram a adequação do método proposto para o processamento de baixa latência com complexidade polinomial. Os resultados são melhores do que o estado da arte, que funciona a um custo exponencial.Universidade Tecnológica Federal do ParanáCuritibaBrasilPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática IndustrialUTFPRLopes, Heitor Silvériohttps://orcid.org/0000-0003-3984-1432http://lattes.cnpq.br/4045818083957064Simão, Jean Marcelohttps://orcid.org/0000-0002-2139-1261http://lattes.cnpq.br/3593420323268103Gabardo, Ademir Cristianohttps://orcid.org/0000-0002-9649-330Xhttp://lattes.cnpq.br/9872210667199371Enembreck, Fabríciohttps://orcid.org/0000-0002-1418-3245http://lattes.cnpq.br/0572649289828640Cavalcanti, George Darmiton da Cunhahttps://orcid.org/0000-0001-7714-2283http://lattes.cnpq.br/8577312109146354Stadzisz, Paulo Cézarhttps://orcid.org/0000-0003-2151-6754http://lattes.cnpq.br/5203792575176289Silva, Thiago Henriquehttps://orcid.org/0000-0001-6994-8076http://lattes.cnpq.br/9568338246493587Kossoski, Clayton2025-01-07T14:27:07Z2025-01-07T14:27:07Z2024-11-01info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfKOSSOSKI, Clayton. NOP query: um novo método orientado a notificações para processamento de buscas em vídeos em tempo real. 2024. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2024.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35731enghttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPR2025-01-08T06:09:51Zoai:repositorio.utfpr.edu.br:1/35731Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestriut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.bropendoar:2025-01-08T06:09:51Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false |
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With the rapid growth of video data, the search for events in videos is becoming increasingly relevant, and many challenges related to computational cost and latency arise, especially for real-time applications. In this context, important works have highlighted many issues when dealing with large video datasets or streaming data, including high processing cost, complex imperative programming, high latency with query processing and a lot of complexity to detect and retrieve spatiotemporal events in videos. Additionally, there is a lack of a video standard query language and an efficient search engine, which requires a pragmatic solution, as was the case with ANSI SQL for relational databases. From the epistemological and ontological point of view, the origin of the problem would be beyond the current approaches, reaching its usual programming paradigms and related idiosyncrasies, such as the tendency to misuse processing capacity and program part coupling. The so-called “paradigm unfitness” would be a relevant and even primary cause of software development problems that hinder breakthrough solutions in the video query system as much as other domains involving distributed and high-demanding processing. Considering the need for new and efficient solutions, the so-called NotificationOriented Paradigm (NOP) could be a suitable alternative. NOP introduced a new way of thinking and developing software in which small collaborative entities perform fact execution and logical decision processing based on precise notifications. Inspired by the current gaps in the field of video querying and the advantages of NOP and existing development tools, this thesis proposes a new query-processing method that handles multiple video events and reacts with low latency when matches occur. A distinct conformation of the state-of-the-art NOP Framework is proposed and applied to query the system domain to avoid intensive database operations such as storage, retrieval, and triggers. In order to perform query searches, a new video querying language is proposed, developed, and used. In addition, a new dataset and two case studies with several experiments are proposed and developed to show the feasibility of the proposed NOP-based solution for this domain. Experiments on the labeled dataset demonstrated the suitability of the proposed method for low-latency processing with polynomial complexity. The results are better than the state of the art, which works at exponential cost. |
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