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Detección de Movimientoen Imágenes Digitales

“tracking”

Por: Héctor Duque <he-cifue@uniandes.edu.co>MISC - Universidad de Los Andes

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Contenido ...

• (1) El problema del “tracking”

• (2) Objetivos propuestos

• (3) Marco Teórico

• (4) Metodología Propuesta

• (5) Resultados

• (6) Conclusiones y Trabajo Futuro

• (7) Créditos y Bibliografía

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(1) El problema del “tracking” ...

1 Segmento = N Frames consecutivos ...

Mov en x

Mov en y

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una realidad en 3 dimensiones proyectada sobre un mundo bi-dimensional. Se representa mediante la adición de la variable tiempo en la función de la imagen f(x1,x2,t)].

Hacer seguimiento a objetos móviles en secuencias de movimiento y determinar características cuantitativas y cualitativas de estos.

(1) El problema del “tracking” ...

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(1) El problema del “tracking” en Marcha Humana ...

El análisis de marcha consiste en extraer característicasde objetos existentes en escenas de Marcha.

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(1) Tracking en Marcha Humana ...

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(2) Objetivos propuestos

• Desarrollar una metodología para detectar las condiciones de movimiento en secuencias de imágenes

• Implementar un prototipo para mostrar la aplicabilidad de dicha metodología

• Aplicar la metodología a Marcha Humana para obtener vectores de velocidad y trayectoria

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Marco Teórico ...

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(3) Marco Teórico

11.......

[1 , 0, 0 ] [ 0, 1, 0] ........ [ 0, .... ]SUM=

* exp[j2kxt]

* exp[j2kxt] * exp[j2k(x+1)t] * exp[j2k(x+t)t]

= cos(j2k(x+t)t) + jsin(j2k(x+t)t)

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(3) Marco Teórico

M-1 N-1

gx(t,k1) = f(x,y,t) exp(j2k1xt), t=0, 1, ..., T-1 x=0 y=0

y, M-1 N-1

gy(t,k2) = f(x,y,t) exp(j2k2yt), t=0, 1, ..., T-1 x=0 y=0

Proyecciones pesadas

==> sinosoide complejo con frec vk si se mueve v pixels

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La Transformada del Coseno.

La transformada del coseno corresponde a la parte real de las funciónes de proyección con peso gx(t,k1) y gy(t,k2),

(3) Marco Teórico

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(3) Marco Teórico

T-1Gx(u1,k1) = 1/T gx(t,k1) exp(-j2u1t / T), u1=0, 1, ..., T-1 t=0

y, T-1

Gy(u2,k2) = 1/T gy(t,k2) exp(-j2u2t / T), u2=0, 1, ..., T-1 t=0

Transformada de Fourier

u1 = v 1k1, u2 = v 2k2 Espectro con pico en vk

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(3) Marco Teórico

Imágenes de Diferencias Acumuladas (Absoluta, Negativa y Positiva)

fd(x1,x2,t1,t2) = 1, si | f(x1,x2,t2) - f(x1,x2,t1) | > Td

0, en caso contrario

AADI PADI NADI

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Metodología ...

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(4) Metodología Propuesta ... Preparación Imágenes

4.1. Máscaras4.2. Binarización4.3. Dilatación / Erosión4.4. Escalamiento en Y

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(4) Metodología Propuesta ... Preparación Imágenes

SUMA

DILATACION

EROSION

ESCALA_MIENTO Y

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(4) Metodología Propuesta ... Procesamiento de las Imágenes

PadiPadi

PadiPadi

PadiPadi

Fourier Fourier

Fourier

Fourier Fourier

Fourier

4.5. POLIGONIZAR ...

Velocidad

Posición

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(4) Metodología Propuesta ... Toma del Video

•13 zonas•3 segmentos / zona• 8 frames / segmento ==> 288 frames

• para 3 segundosse tienen aprox 90 fr/s

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0 30 X 3 90 fr

0 30 128 X 3 288 fr

=1 fr

(4) Metodología Propuesta ... Toma del Video

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(4) Metodología Propuesta ... Procesamiento de las Imágenes4.6. Tracking (posición y velocidad)

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(4) Metodología Propuesta ... Procesamiento de las Imágenes

4.7. Escalamiento Inverso

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(4) Metodología Propuesta ... Procesamiento de las Imágenes

4.7. Cálculo error

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(5) Resultados ...

Videos ...

Rooosvelt 03 RODILLA

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(5) Resultados ... Transformada Coseno X/Y

roosvelt 03 RODILLA

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(5) Resultados ... Comportamiento Velocidad en X/Y

roosvelt03 RODILLA

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(5) Resultados ...

Videos ...

Roosvelt 03 PIE

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(5) Resultados ... Transformada Coseno X/Y

roosvelt 03 PIE

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(5) Resultados ... Comportamiento Velocidad en X/Y

roosvelt 03 PIE

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(5) Resultados ...

Videos ...

hec CINTURA

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(5) Resultados ... Transformada Coseno X/Y

hec CINTURA

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(5) Resultados ... Comportamiento Velocidad en X/Y

hec CINTURA

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(5) Resultados ...

Videos ...

hec RODILLA

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(5) Resultados ... Transformada Coseno X/Y

hec RODILLA

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(5) Resultados ... Comportamiento Velocidad en X/Y

hec RODILLA

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(5) Resultados ...

Videos ...

Roosvelt 01 RODILLA

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Error: 6% al 10%

roosvelt 03 RODILLA

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Prototipo: hdMovtolinux / lesstif / c

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(6) Conclusiones

El cálculo de trayectoria es altamente satisfactorio.

El cálculo de velocidad se ve afectado cuando haycambios de dirección o velocidad

El cálculo de la velocidad es útil a nivel local.

La velocidad detectada no tiene sentido a nivel global (no se puede determinar una velocidad total)

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Pico(cambio dedirección)

Aceleración(cambio develocidad)

(6) Trabajo Futuro

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(6) Trabajo Futuro

Investigar técnicas de manejo de aceleración en los objetos móviles.

Detección simultánea de varios puntos móviles en tiempo real.

Basado en cámaras sincronizadas obtener trayectorias en 3 dimensiones.

Implementación eficiente usando técnicas de algorítmica paralela para lograr análisis de trayectoria en tiempo real

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Proyecto de tesis de Maestría en Ingeniería de Sistemas y Computación (MISC)Universidad de Los Andes.

Asesores:

José Tiberio Hernández - SistemasAlfredo Restrepo - EléctricaHarold Castro - SistemasJaime Bohorquez - Sistemas

Principal fuente bibliográfica:

Application of the One-Dimensional Fourier Transform for Tracking MovingObjects in Noisy Environments, Sarah A. Rajala, Alfy N. Riddle, Wesley E. Snyder, Computer Vision, Graphics And Image Processing 21, 280-293, 1983

Displacement Measurement and Its Application in Interframe Image Coding, Jain J.R.,IEEE trans Computers, vol COM29, pp 1799-1808, 1981