ES2643138A1 - Method of estimating the number of particles in a given place from a perspective image (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents

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ES2643138A1 ES201700441A ES201700441A ES2643138A1 ES 2643138 A1 ES2643138 A1 ES 2643138A1 ES 201700441 A ES201700441 A ES 201700441A ES 201700441 A ES201700441 A ES 201700441A ES 2643138 A1 ES2643138 A1 ES 2643138A1
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Marcos CRUZ RODRIGUEZ
Javier GONZALEZ VILLA
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Universidad de Cantabria
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Abstract

Method for estimating the number of particles of a population in a given place from a perspective image, comprising the steps of: - obtain an auxiliary image without perspective; - identify and limit in the auxiliary image the place where the particles are in the perspective image; - randomly overlaying a grid of sampling windows in the bounded auxiliary image; - take a plurality of contour points in each sampling window, and with projection equations transfer each of said points to the perspective image; - join in the perspective image the points transferred from the contour of each window and form a new grid of sampling windows; - manually count in the perspective image the total number q of particles captured by the projected grid of sampling windows. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Description

análisis como de la densidad suele hacerse "in situ" y "a ojo", confiando en la experiencia del usuario. Density analysis is usually done "in situ" and "by eye", relying on user experience.

Por ejemplo, en el caso concreto de manifestaciones [Jacobs, 1967, Walson R, Yip P How many were Ihere when il maltered? Significance. 2011; 8(3):104-107. do;: 10.111l(j.1740-9713.2011 .00502.x. ], el usuario estima el área de manifestación en metros cuadrados y la densidad media de personas por metro cuadrado, recorriendo la manifestación o parte de ella. Fina lmente, el número de personas se obtiene multiplicando el área por la densidad. For example, in the specific case of demonstrations [Jacobs, 1967, Walson R, Yip P How many were Ihere when il maltered? Significance 2011; 8 (3): 104-107. do ;: 10.111l (j.1740-9713.2011 .00502.x.], the user estimates the area of manifestation in square meters and the average density of people per square meter, covering the manifestation or part of it. number of people is obtained by multiplying the area by density.

No obstante, la definición de área es ambigua ya que es difícil decidir dónde empieza y dónde acaba una manifestación móvil, y además en las calles hay espacios donde no puede haber partículas, cuyas áreas habría que restar. Además de esto, habría que a umir que la densidad es constante en toda el área considerada, y esto no es realista. Por último, las estimaciones de densidad son con frecuencia realizadas "a ojo". Todos estos inconvenientes presentan los siguientes problemas: However, the definition of area is ambiguous since it is difficult to decide where a mobile demonstration begins and ends, and in the streets there are spaces where there can be no particles, whose areas would have to be subtracted. In addition to this, it should be noted that the density is constant throughout the area considered, and this is not realistic. Finally, density estimates are often made "by eye." All these inconveniences present the following problems:

Errores grandes Big mistakes

Sesgo, error no predecible Bias, not predictable error

Conteo no replicable Non-replicable count

Resultado imposible de verificar Result impossible to verify

En ocasiones, para estimar el área y/o la densidad, el usuario se acompaña de imágenes fijas. En este caso, siempre y cuando todas las partículas sean distinguibles para el conteo, se pueden aplicar además los siguientes métodos: detección automática en imágenes fijas con visión por ordenador, conteo manual en imágenes fijas, y método descrito en Cruz et al. 201 5. Sin embargo, como las imágenes aéreas suelen tener resolución insuficiente, dichas imágenes suelen ser terrestres y por tanto pre entar grandes efectos de perspectiva, sobre todo en el caso de grandes aglomeraciones. Sometimes, to estimate the area and / or density, the user is accompanied by still images. In this case, as long as all the particles are distinguishable for counting, the following methods can also be applied: automatic detection in still images with computer vision, manual counting in still images, and method described in Cruz et al. 201 5. However, since aerial images tend to have insufficient resolution, these images are usually terrestrial and therefore have large perspective effects, especially in the case of large agglomerations.

Por ejemplo, en el caso del conteo de persona en una manifestación, los programas de detección automática [V Lel11pilsky and A. Zisserman, "Learning lo counl objecls in images", in Advances in Neural Informalion Processing Syslems, 2010], [M Rodriguez, l. Laplev, .J. Sivic, and.J. Y Audiberl, "Densily-aware person deleclion and Iracking in crolVds ", in 20fl 1nternationa/ Conference on Computer Vision, 2011, pp. 2-123-2-130], [H. Idrees, 1. Sa/eemi, e. Seibert, and M Shah, "Mulli-source mu/ti-sca/e counting in extreme/y dense crolVd images ", in 2013 IEEE Conference on Computer Vision and Pallern Recognition (CVPR) 1EEE, 2013, pp. 254 7-2554], re. Zhang, j-J. Li, X Wang, and X Yang, "Cross-scene crowd counting via deep convolutiona/ new'a/ neMorks ", in 2015 IEEE Conference on Computer Vision and Pallern Recognition (C VPR), 2015, pp. 833-8-1J funcionan razonablemente bien para pocas decenas de personas bien enfocadas y con iluminación homogénea, pero fallan estrepitosamente en imágenes de grandes aglomeraciones con miles de personas [S Zhang, R. Benenson, M. Olllran, .J. Hosang, and B. Schiele, "HOlV far are lVe from solving pedestrian delection?" in Proceedings ofthe IEEE Conference on Computer Vision and Pallern Recognition, 2016. Pp. /259-1267]. Además, presentan un sesgo dependiente de la imagen considerada y por tanto impredecible. For example, in the case of person counting in a demonstration, the automatic detection programs [V Lel11pilsky and A. Zisserman, "Learning lo counl objecls in images", in Advances in Neural Informalion Processing Syslems, 2010], [M Rodriguez l. Laplev, .J. Sivic, and.J. And Audiberl, "Densily-aware person deleclion and Iracking in crolVds", in 20fl 1nternationa / Conference on Computer Vision, 2011, pp. 2-123-2-130], [H. Idrees, 1. Sa / eemi, e. Seibert, and M Shah, "Mulli-source mu / ti-sca / e counting in extreme / and dense crolVd images", in 2013 IEEE Conference on Computer Vision and Pallern Recognition (CVPR) 1EEE, 2013, pp. 254 7-2554], re. Zhang, j-J. Li, X Wang, and X Yang, "Cross-scene crowd counting via deep convolutiona / new'a / neMorks", in 2015 IEEE Conference on Computer Vision and Pallern Recognition (C VPR), 2015, pp. 833-8-1J work reasonably well for a few dozen well-focused people with homogeneous lighting, but they fail loudly in images of large crowds with thousands of people [S Zhang, R. Benenson, M. Olllran, .J. Hosang, and B. Schiele, "HOlV far are lVe from solving pedestrian delection?" in Proceedings of the IEEE Conference on Computer Vision and Pallern Recognition, 2016. Pp. / 259-1267]. In addition, they have a bias dependent on the image considered and therefore unpredictable.

El conteo manual en imágenes es lento, tedioso y difícil de verificar, especialmente para grandes aglomeraciones de más de 10.000 partículas, por lo que sólo es una alternativa cuando el número de partículas es bajo. Manual image counting is slow, tedious and difficult to verify, especially for large agglomerations of more than 10,000 particles, so it is only an alternative when the number of particles is low.

Un método alternativo al método de la densidad, ha sido desarrollado por los inventores de la presente invención, [Cruz M, Gómez D, Cruz-Orive LM (2015) Efficient and Unbiased Estimation ofPopulation Size. PLoS ONE 10(11): eO/41 68. doi: / 0./37//journal.pone. 014/868], y permite estimar el número de partículas en una imagen. El método se basa en el muestreo sistemático mediante una rejilla de ventana aleatoria. uperpuesta a la imagen. El único requisito es que todas las partículas sean distinguibles para el conteo. Contando manualmente entre 50 y 100 partículas capturadas por la rejilla de muestreo se obtiene una estimación con un error relativo entre el 5% y 10%. An alternative method to the density method has been developed by the inventors of the present invention, [Cruz M, Gómez D, Cruz-Orive LM (2015) Efficient and Unbiased Estimation ofPopulation Size. PLoS ONE 10 (11): eO / 41 68. doi: / 0./37//journal.pone. 014/868], and allows you to estimate the number of particles in an image. The method is based on systematic sampling using a random window grid. superimposed on the image. The only requirement is that all particles are distinguishable for counting. Manually counting between 50 and 100 particles captured by the sampling grid, an estimate is obtained with a relative error between 5% and 10%.

Sin embargo todo lo expuesto en dicho articulo se refiere a la estimación del número de personas en una sola imagen de tamaño convencional (pocos Mb) y con un efecto de perspectiva pequeño. Para cubrir una gran aglomeración de más de 10.000 personas suele ser imposible captar a todas las personas en una imagen de tamaño normal, siendo preferentemente necesarias imágenes con tamaños de al menos I Gb (gigapixel). Estas imágenes suelen tener grandes efectos de perspectiva que pueden provocar un aumento del error relativo desde el 5%-10% presente en las imágenes normales hasta un 30%-40%. However, everything stated in this article refers to the estimation of the number of people in a single image of conventional size (few Mb) and with a small perspective effect. To cover a large agglomeration of more than 10,000 people it is usually impossible to capture all people in a normal size image, preferably images with sizes of at least I Gb (gigapixel) are preferably necessary. These images usually have large perspective effects that can cause an increase in relative error from 5% -10% present in normal images to 30% -40%.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN SUMMARY OF THE INVENTION

La presente invención trata de resolver los inconvenientes mencionados anteriormente mediante un método para la estimación del número de partícula de una población en un lugar detenninado a partir de una imagen con perspectiva, que comprende las etapa de: The present invention tries to solve the aforementioned drawbacks by means of a method for estimating the particle number of a population in a place defined from a perspective image, comprising the steps of:

--
obtener una imagen auxi liar sin perspectiva o al menos con efecto de per pectiva menor al de la imagen con perspectiva, que contenga al menos dicho lugar determinado, y tal que en dicha imagen auxiliar se pueden hallar o se conozcan las ecuaciones de proyección, de forma que se pueda transformar cualquier punto P de la imagen auxiliar a un punto P' en la imagen con perspectiva; -identificar y acotar en la imagen auxiliar el lugar en el que se encuentran las partículas en la imagen con perspectiva, obteniéndose así una imagen auxiliar acotada; -superponer de forma aleatoria una reji lla de ventanas de muestreo en la imagen auxi liar acotada que la cubra totalmente, pudiendo estimar así el tamaño de la población completa; -tomar una pluralidad de puntos de contorno en cada ventana de muestreo superpuesta en la imagen aux iliar acotada, y con ec uaciones de proyección trasladar cada uno de dichos puntos a la imagen con perspectiva, transfonnando cualquier punto P de la imagen auxiliar acotada a un punto P' en la imagen con perspectiva, tal que cuantos más puntos se seleccionen mayor es la precisión alcanzada; -unir en la imagen con perspectiva los puntos trasladados del contorno de cada ventana y formar una nueva rejilla de ventanas de muestreo (rejilla proyectada) con nuevas ventanas de muestreo (ventanas proyectadas), de tal forma que cuanto mayor sea el efecto de perspectiva en cada ventana, mayor será la deformación sufrida por cada ventana proyectada; -contar manualmente en la imagen con perspectiva, utilizando una regla de conteo insesgada, el número total Q de partículas capturadas por la rejilla proyectada de ventanas de muestreo, tal que al contar únicamente en una fracción de muestreo de la imagen, el conteo manual es factible y rápido, siendo la estimación (N ) del número total de partículas: obtain an auxiliary image without perspective or at least with a less perceptive effect than that of the image with perspective, which contains at least said determined place, and such that in said auxiliary image the projection equations can be found or known, so that any point P of the auxiliary image can be transformed to a point P 'in the perspective image; -identify and delimit in the auxiliary image the place where the particles are in the image with perspective, thus obtaining a bounded auxiliary image; - randomly overlap a grid of sampling windows in the bounded image that covers it completely, thus being able to estimate the size of the entire population; - take a plurality of contour points in each sampling window superimposed on the bounded auxiliary image, and with projection equations, transfer each of these points to the perspective image, transferring any point P of the bounded auxiliary image to a point P 'in the perspective image, such that the more points selected, the greater the accuracy achieved; - join in the image with perspective the points transferred from the contour of each window and form a new grid of sampling windows (projected grid) with new sampling windows (projected windows), so that the greater the perspective effect in each window, the greater the deformation suffered by each projected window; - manually count in the perspective image, using an unbiased counting rule, the total number Q of particles captured by the projected grid of sampling windows, such that by counting only in a sampling fraction of the image, the manual counting is feasible and fast, being the estimate (N) of the total number of particles:

~ a ~ a

N=-·QN = - · Q

a' to'

donde: where:

a: área de la ventana de muestreo a' : área de la loseta fundamental, siendo la loseta fundamental un motivo mínimo o "baldosa" con la que puede teselarse todo el plano infinito que contiene la imagen auxiliar, tal que todo el plano infinito queda completamente cubierto por dichas losetas fundamentales colocadas en series paralelas y no superpuestas y tal que cada loseta fundamental contiene al menos una ventana de muestreo; a: area of the sampling window a ': area of the fundamental tile, the fundamental tile being a minimal or "tile" motif with which the entire infinite plane containing the auxiliary image can be tessellated, such that the entire infinite plane remains completely covered by said fundamental tiles placed in parallel and non-overlapping series and such that each fundamental tile contains at least one sampling window;

En una posible realización, la imagen con perspectiva es una fotografía. In a possible embodiment, the perspective image is a photograph.

En una posible realización, la imagen auxiliar va acompañada de datos de elevación sobre el nivel del mar. In a possible embodiment, the auxiliary image is accompanied by elevation data above sea level.

En una posible realización, la rejilla de ventanas de muestreo presenta un ángu lo de rotación tal que se evita que dicha rejilla tenga la misma orientación que las partículas, el número de ventanas no vacías de la rejilla de ventanas de muestreo superpuestas en la imagen auxiliar acotada está comprendido entre 20 y 50, las ventanas de muestreo y las losetas son cuadradas, y el lado de cada ventana de muestreo es tal que el número de partículas por ventana está comprendido entre I y In a possible embodiment, the sampling window grid has a rotation angle such that said grid is prevented from having the same orientation as the particles, the number of non-empty windows of the sample window grid superimposed on the auxiliary image bounded is between 20 and 50, the sampling windows and tiles are square, and the side of each sampling window is such that the number of particles per window is between I and

5. 5.

En una posible realización, ni el tipo de proyección utilizado en las imágenes con perspectiva ni los parámetros de proyección son conocidos, por lo que es preciso estimarlos identificando tantos puntos de referencia como sea necesario para alcanzar la precisión deseada, tal que dichos puntos de referencia han de ser identificables tanto en la imagen con perspectiva como en la imagen auxiliar acotada, para poder plantear un sistema sobredeterminado y obtener una solución aproximada mediante el método de mínimos cuadrados. In a possible embodiment, neither the type of projection used in perspective images nor the projection parameters are known, so it is necessary to estimate them by identifying as many reference points as necessary to achieve the desired accuracy, such that said reference points they must be identifiable both in the perspective image and in the bounded auxiliary image, in order to propose an overdetermined system and obtain an approximate solution using the least squares method.

En una posible realización, la regla de conteo insesgada utilizada es la de la línea prohibida, tal que sólo se cuentan las partículas que tengan alguna porción dentro de la ventana de muestreo y que no toquen una línea prohibida que teóricamente se extiende hasta el infinito. In one possible embodiment, the unbiased counting rule used is that of the forbidden line, such that only particles that have a portion within the sampling window and that do not touch a prohibited line that theoretically extends to infinity are counted.

Preferentemente, el método comprende además la etapa final de estimación del error. En una posible realización, la fórmula para el cálculo de la estimación del error, considerando ventana de muestreo cuadrada y loseta cuadrada es: Preferably, the method further comprises the final stage of error estimation. In a possible embodiment, the formula for calculating the error estimate, considering square sampling window and square tile is:

(1 -t )2 . (3(C _ v ) _ 4C + C J + vn (1 -t) 2. (3 (C _ v) _ 4C + C J + vn

6 r(2 _ r) I '[46 r (2 _ r) I '[4

nn

o 2 or 2

n-k n-k

LQ¡Oj+k' k = 0, 1, 2. LQ¡Oj + k 'k = 0, 1, 2.

;_ 1 ;_ one

Vn = (; =;~2 .t (Qm -Q.i Vn = (; =; ~ 2 .t (Qm -Q.i

Ll Ll

siendo: being:

r = li T E (O, 1], tracción de muestreo lineal. r = li T E (O, 1], linear sampling traction.

n: número de filas de ventanas de muestreo que abarcan la población completa, (n > n: number of rows of sampling windows covering the entire population, (n>

2). ni: número de ventanas de muestreo dentro de la fila número ¡, i = 1, 2, ..., n. qi/ número de partículas capturadas por la ventana de muestreo} de la fila i,} = 1, 2, ... , ni· 2). ni: number of sampling windows within row number ¡, i = 1, 2, ..., n. qi / number of particles captured by the sampling window} of row i,} = 1, 2, ... , neither·

Qoi> Qei: número total de partículas capturadas por ventanas de muestreo impares y pares respectivamente dentro de la fila i. Q¡ = I:;~l q¡¡ , número total de partículas muestreadas en la fila i. Nótese que Qi = Qoi> Qei: total number of particles captured by odd sampling windows and pairs respectively within row i. Q¡ = I:; ~ l q¡¡, total number of particles sampled in row i. Note that Qi =

Qoi + Qú Q = I:7-1 Qi , número total de partículas muestreadas. Qoi + Qú Q = I: 7-1 Qi, total number of particles sampled.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, y para complementar esta descripción, se acompaña como parte integrante de la misma, un juego de dibujos, cuyo carácter es ilustrativo y no limitativo. En estos dibujos: In order to help a better understanding of the characteristics of the invention, in accordance with a preferred example of practical realization thereof, and to complement this description, a set of drawings is attached as an integral part thereof, whose character is Illustrative and not limiting. In these drawings:

La figura l muestra la imagen con perspectiva cilíndrica del ejemplo. Figure 1 shows the cylindrical perspective image of the example.

La figura 2 muestra la imagen auxiliar sin perspectiva del ejemplo. Figure 2 shows the auxiliary image without perspective of the example.

La figura 3 muestra la rejilla de ventanas de muestreo del ejemplo sobre la imagen auxiliar acotada seleccionada. Figure 3 shows the sample window grid of the example on the selected bounded auxiliary image.

La figura 4 muestra la rejilla de ventanas de muestreo proyectada sobre la imagen Figure 4 shows the grid of sampling windows projected on the image

con perspectiva cilíndrica del ejemplo. with cylindrical perspective of the example.

La figura 5 muestra tre ventanas de muestreo proyectadas y ampliadas del ejemplo, que contienen respectivamente 2, 2 Y 3 puntos. Figure 5 shows three projected and enlarged sample windows of the example, containing 2, 2 and 3 points respectively.

DESCRIPCiÓN DETALLADA DE LA lNVENCIÓN DETAILED DESCRIPTION OF THE CONVENTION

En este texto, el término "comprende" y sus variantes no deben entenderse en un sentido excluyente, es decir, estos términos no pretenden excluir otras caracterí ticas téc nicas, aditivos, componentes o pasos. In this text, the term "comprises" and its variants should not be understood in an exclusive sense, that is, these terms are not intended to exclude other technical characteristics, additives, components or steps.

Además, los términos "aproximadamente", "sustancia lmente", 'alrededor de", "unos", etc. deben entenderse como indicando valores próximos a los que dichos términos acompañen, ya que por errores de cálculo o de medida, resulte imposible consegu ir con total exactitud. In addition, the terms "approximately", "substantially", "around", "ones", etc. should be understood as indicating values close to which these terms accompany, since due to calculation or measurement errors, it is impossible to achieve Go with total accuracy.

Además, se entiende por partícula cualquier persona, animal u objeto que e desee contar en la imagen. En caso de no observarse completa, se considera como partícula al fragmento que se observe en la imagen (por ejemplo: cabezas, cuerpos enteros, ojos .. . ). In addition, particle means any person, animal or object that you wish to count in the image. If it is not completely observed, the fragment observed in the image is considered as a particle (for example: heads, whole bodies, eyes ...).

Además, se entiende por población al conjunto de partículas cuyo número se desea estimar. In addition, population is understood as the set of particles whose number you want to estimate.

Además, se entiende por imagen con perspectiva, aquélla imagen en la que al menos In addition, an image with perspective is understood as that image in which at least

dos pal1ículas presentan un tamaño relativo en la imagen diferente al real. En la two palms have a relative size in the image different from the real one. In the

actualidad, los efectos de perspectiva on especialmente importantes actuality, perspective effects on especially important

30 mayoritariamente en imágenes con tamaños de al menos I Gb (imágenes gigapixel), presentando una a lta resolución de una población determinada y tomadas desde una 30 mostly in images with sizes of at least I Gb (gigapixel images), presenting a high resolution of a given population and taken from a

posición oblicua. oblique position

Además, se entiende por loseta fundamental, un motivo mínimo o "baldosa' con la que puede teselarse todo el plano infinito que contiene la imagen auxiliar, tal que todo el plano infinito queda completamente cubierto por dichas losetas fundamentales colocadas en series paralelas y no superpuestas (por ejemplo, se podría asimilar a las celdillas prismáticas de un panal) y tal que cada loseta fundamental contiene al menos una ventana de muestreo. In addition, it is understood by fundamental tile, a minimum motif or "tile" with which the entire infinite plane containing the auxiliary image can be tessellated, such that the entire infinite plane is completely covered by said fundamental tiles placed in parallel and not superimposed series (for example, it could be assimilated to the prismatic cells of a honeycomb) and such that each fundamental tile contains at least one sampling window.

Además, se entiende por ventana de muestreo, una ventana contenida en la loseta fundamental en la que se rea liza el conteo manual. i el resultado del conteo en una ventana es cero, se considera que la ventana está "vacía". In addition, a sampling window is understood as a window contained in the fundamental tile in which the manual counting is performed. If the result of the counting in a window is zero, the window is considered to be "empty".

Además, se entiende por rej illa de ventanas de muestreo, el conjunto de ventanas de muestreo de todas las losetas fundamentales que cubren la imagen de estudio. In addition, a grid of sampling windows is understood as the set of sampling windows of all the fundamental tiles that cover the study image.

Las siguientes realizaciones preferidas se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que sean limitativas de la presente invención. Además, la presente invención cubre todas las posibles combinaciones de realizacione particulares y preferidas aquí indicadas. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. The following preferred embodiments are provided by way of illustration, and are not intended to be limiting of the present invention. In addition, the present invention covers all possible combinations of particular and preferred embodiments indicated herein. For those skilled in the art, other objects, advantages and features of the invention will be derived partly from the description and partly from the practice of the invention.

A continuación se describe el método de estimación del número de partículas (es decir personas, animales u objetos) de una población en un lugar concreto a partir de una imagen con perspectiva. El requisito fundamental del método de la invención es que todas las partículas sean distinguibles para el conteo en las imágenes adquiridas. The method of estimating the number of particles (ie people, animals or objects) of a population in a specific place from a perspective image is described below. The fundamental requirement of the method of the invention is that all particles are distinguishable for counting the acquired images.

El método de la invención requiere de una imagen con perspectiva, por ejemplo una fotografia, que muestre el lugar determinado donde se desee estimar el número de partículas, por ejemplo una avenida por donde circula una manifestación de personas. The method of the invention requires an image with perspective, for example a photograph, showing the determined place where it is desired to estimate the number of particles, for example an avenue through which a manifestation of people circulates.

A continuación, se debe obtener una imagen auxiliar (por ejemplo imagen o mapa Google) sin perspectiva o al menos con efecto de perspectiva menor al de la imagen con perspectiva, que contenga al meno dicho lugar determinado. Opcionalmente dicha imagen auxiliar va acompañada de datos de elevación sobre el nivel del mar. En ca o de no di poner de los mismos se puede suponer que la elevación sobre el nivel del mar es la misma para todos los puntos del lugar determinado. La imagen auxiliar ha de elegirse de forma que puedan hallarse las ecuaciones de proyección, es decir de forma que se pueda transformar cualquier punto P de la imagen auxiliar a un punto p. en la imagen con perspectiva. Next, an auxiliary image (for example Google image or map) must be obtained without perspective or at least with less perspective effect than the image with perspective, which at least contains said determined place. Optionally, said auxiliary image is accompanied by elevation data above sea level. In case of not saying the same, it can be assumed that the elevation above sea level is the same for all points of the determined place. The auxiliary image has to be chosen so that the projection equations can be found, that is, so that any point P of the auxiliary image can be transformed to a point p. In the image with perspective.

A continuación, el lugar en el que se encuentran las partículas en la imagen con perspectiva, debe identificarse y acotarse en la imagen auxiliar para, posteriormente superponer una rejilla de ventanas de muestreo en dicha imagen auxiliar acotada que la cubra totalmente, pudiendo estimar así el tamaño de la población completa. Es decir, la rejilla de ventanas de muestreo se superpone de forma aleatoria en la imagen auxiliar acotada, existiendo una serie de parámetros que determinan la reji lla y que el usuario del método debe seleccionarlos a su conveniencia: Next, the place where the particles are located in the perspective image, must be identified and bounded in the auxiliary image to subsequently overlap a grid of sampling windows in said bounded auxiliary image that completely covers it, thus being able to estimate the full population size. That is, the grid of sampling windows is superimposed randomly on the bounded auxiliary image, there being a series of parameters that determine the grid and that the user of the method must select at his convenience:

o Ángulo de rotación 6: Ángulo de rotación de la rejilla respecto al eje horizontal. El ángulo de rotación es fijo y arbitrario. Un experto en la materia entenderá que para disminuir la varianza, es recomendable evitar que la rejilla tenga la misma orientación que las partículas en caso de que éstas estén alineadas, como por ejemplo filas de espectadores. o Rotation angle 6: Rotation angle of the grid with respect to the horizontal axis. The angle of rotation is fixed and arbitrary. One skilled in the art will understand that in order to reduce the variance, it is advisable to avoid that the grid has the same orientation as the particles in case they are aligned, such as rows of spectators.

o Distancias entre los centros de dos ventanas de muestreo consec utivas: Para maximizar la eficiencia dichas distancias deben elegirse de forma que el número de ventanas no vacías superpuesta en la imagen auxiliar acotada esté comprendida preferentemente entre 20 y 50, tal que se espere un error relativo comprendido entre 5% y 10%. Estas recomendaciones han sido analizadas por los inventores de la presente invención y plasmadas en el documento Cruz et al. 2015 descrito en el estado de la técnica. Eligiendo un número de ventanas de muestreo vacías inferior a 20 se incrementa el error o Distances between the centers of two consecutive sampling windows: To maximize efficiency these distances must be chosen so that the number of non-empty windows superimposed on the bounded auxiliary image is preferably between 20 and 50, such that an error is expected relative between 5% and 10%. These recommendations have been analyzed by the inventors of the present invention and embodied in Cruz et al. 2015 described in the state of the art. Choosing an empty sample window number less than 20 increases the error

relati vo, mientras que un número de ventanas mayor a 50 conlleva que el Relative, while a number of windows greater than 50 implies that the

conteo manual sea muy tedioso, aunque es factible realizarlo i se requiere Manual counting is very tedious, although it is feasible to do it and it is required

una precisión mayor. higher accuracy

Preferentemente, las ventanas de muestreo son cuadradas, siendo por tanto Preferably, the sampling windows are square, therefore being

nece ario seleccionar una única distancia T entre los centros de dos ventanas de muestreo consecutivas. Por ejemplo, en el caso de ventanas de muestreo y losetas cuadradas, la distancia T se calcula: It is necessary to select a single distance T between the centers of two consecutive sampling windows. For example, in the case of sampling windows and square tiles, the distance T is calculated:

T=fF [1] T = fF [1]

10 siendo Lx la anchura y Ll la altura en píxeles de la imagen auxiliar acotada, y k el nümero de ventanas que se deseen obtener, de las cuales no debería haber más de 20 vacías para cumplir la recomendación comentada anteriormente. 10 where Lx is the width and Ll is the height in pixels of the bounded auxiliary image, and k the number of windows to be obtained, of which there should be no more than 20 gaps to comply with the recommendation mentioned above.

o Longitudes de los lados de la ventana: Longitud de cada lado (en píxeles) de o Lengths of the sides of the window: Length of each side (in pixels) of

15 la ventana de mue treo (t en el caso de ventanas cuadradas). Para maximizar la eficiencia debe elegirse de forma que el nümero de partículas por ventana 15 the window of death (t in the case of square windows). To maximize efficiency, the number of particles per window must be chosen

o cile aproximadamente entre I y 5, según las recomendaciones de los inventores en el documento Cruz et al. 201 5. De esta forma, al multiplicar por el número de ventanas no vacías, se contarán entre 50 y 150 partículas en or approximately between I and 5, according to the recommendations of the inventors in the document Cruz et al. 201 5. In this way, by multiplying by the number of non-empty windows, between 50 and 150 particles will be counted in

20 total, obteniendo un error esperado relati vo comprendido entre 5% y 10%. n experto en la materia entenderá que si el número de partícul as por ventana de muestreo es mayor, el conteo sería largo y tedioso, pudiendo sin embargo reducirse el error relativo. Lo contrario ocurre si el nümero de partículas es menor de lo recomendado. 20 total, obtaining an expected error between 5% and 10%. An expert in the field will understand that if the number of particles per sampling window is greater, the count would be long and tedious, but the relative error could be reduced. The opposite occurs if the number of particles is less than recommended.

25 A continuación, el método de la invención toma una pluralidad de puntos de contorno en cada ventana de muestreo superpuesta en la imagen auxiliar acotada, y con ecuaciones de proyección traslada cada uno de dichos puntos a la imagen con perspectiva. A continuación, en la imagen con perspectiva une los puntos trasladados del contorno de cada ventana y forma una nueva rejilla de ventanas de muestreoNext, the method of the invention takes a plurality of contour points in each sampling window superimposed on the bounded auxiliary image, and with projection equations each of these points is transferred to the perspective image. Then, in the perspective image, it joins the points transferred from the contour of each window and forms a new grid of sampling windows

(reji lla proyectada) con nuevas ventanas de muestreo (ventanas proyectadas), de tal forma que cuanto mayor sea el efecto de perspecti va en cada ventana, mayor será la deformación sufrida por cada ventana proyectada. Por tanto, un experto en la materia entenderá que en la imagen con perspectiva, las ventanas proyectadas del fondo aparecerán más pequeñas que las ventanas proyectadas más cercanas a la cámara. (projected grid) with new sampling windows (projected windows), so that the greater the perspective effect in each window, the greater the deformation suffered by each projected window. Therefore, one skilled in the art will understand that in the perspective image, the projected windows in the background will appear smaller than the projected windows closest to the camera.

Las imágene con perspectiva pueden utilizar distintos tipos de proyecciones como por ejemplo la lineal, esférica o cilíndrica. El tipo de proyección ha de ser conocido, e idealmente los parámetro de proyección también, de modo que se pueda transformar cualquier punto P de la imagen auxiliar acotada a un punto P' en la imagen con perspectiva. En el caso de no conocerse los parámetros de proyección hay que estimarlos por ejemplo identificando tantos puntos de referencia como sea necesario para alcanzar la preci ión deseada. Dichos puntos de referencia han de ser identificable tanto en la imagen con perspectiva como en la imagen auxi liar acotada, para poder plantear un sistema sobredeterminado y obtener una solución aproximada mediante el método de mínimos cuadrados. Imaging with perspective can use different types of projections such as linear, spherical or cylindrical. The type of projection must be known, and ideally the projection parameters as well, so that any point P of the auxiliary image bounded to a point P 'can be transformed in the perspective image. In the case of not knowing the projection parameters, it is necessary to estimate them, for example, by identifying as many reference points as necessary to achieve the desired precision. These reference points must be identifiable both in the perspective image and in the bounded auxiliary image, in order to propose an overdetermined system and obtain an approximate solution using the least squares method.

Como se ha comentado anteriormente, una vez conocidas las ecuaciones y parámetros necesarios para transformar P en p., se seleccionan tantos punto por ventana de muestreo como e desee para alcanzar la precisión deseada, y se proyectan a la imagen con perspectiva para formar la rejilla proyectada uniéndolos mediante segmentos rectilíneos. Hay que tener en cuenta que algunas proyecciones como la esférica, no preserva las líneas rectas por lo que hay que asegurarse de tomar un número de puntos suficientemente alto para después unirlos mediante segmentos. Alternativamente pueden utilizarse menos puntos y dibujar las ventanas proyectadas con las ecuaciones analíticas que se obtengan de proyectar segmentos rectilíneos. As mentioned above, once the equations and parameters necessary to transform P into p. Are known, as many points per sampling window are selected as desired to achieve the desired accuracy, and projected to the image with perspective to form the grid projected joining them by rectilinear segments. It must be taken into account that some projections, such as the spherical one, do not preserve straight lines, so make sure that you take a number of points high enough to join them by segments. Alternatively, fewer points can be used and the projected windows can be drawn with the analytical equations that are obtained from projecting rectilinear segments.

La proyección de la rejilla de ventanas de muestreo sobre la imagen con perspectiva, utilizando las correspondientes ecuaciones de proyección, permite realizar un conteo de partículas de forma ordinaria pero habiendo tenido en cuenta el efecto de perspectiva, gracias a la transformación sufrida por cada ventana de muestreo. Es The projection of the grid of sampling windows on the perspective image, using the corresponding projection equations, allows to realize a particle count in an ordinary way but having taken into account the perspective effect, thanks to the transformation undergone by each window of sampling. Is

decir, a continuación el método de la invención procede al conteo manual en la imagen con perspectiva, del número total Q de partículas capturadas por la rejilla proyectada de ventanas de muestreo. Al contar únicamente en una fracción de muestreo de la imagen, el conteo manual es factible y rápido. La estimación (N) del número total de partículas es: In other words, the method of the invention then proceeds to manual counting in the perspective image of the total number Q of particles captured by the projected grid of sampling windows. By counting only in a sampling fraction of the image, manual counting is feasible and fast. The estimate (N) of the total number of particles is:

~ a ~ a

N=-·QN = - · Q

a' [2] a '[2]

siendo: being:

a: área de la ventana de muestreo a': área de la loseta fundamental a: sampling window area a ': fundamental tile area

Para el conteo se utiliza una regla de conteo insesgada. Existen varias reglas de conteo insesgadas que evitan el doble conteo. Por ejemplo, la más común es la de la línea prohibida: han de contarse sólo las partículas que tengan alguna porción dentro de la ventana de muestreo y que no toquen una línea prohibida que teóricamente se extiende hasta el infinito [[Gundersen HJG "Notes on the estimation of the numerical density of arbitrary profiles: the edge effect". J Microsc. 1977;111(2):2019-223. Doi:10.1111/j.1365-2818.1977.tb00062.x]]. A counted rule is used for counting. There are several unbiased counting rules that avoid double counting. For example, the most common is that of the forbidden line: only particles that have any portion within the sampling window and that do not touch a prohibited line that theoretically extends to infinity [[Gundersen HJG "Notes on the estimation of the numerical density of arbitrary profiles: the edge effect ". J Microsc. 1977; 111 (2): 2019-223. Doi: 10.1111 / j.1365-2818.1977.tb00062.x]].

Obviamente a mayor fracción de muestreo, se obtiene mayor precisión pero disminuye la eficiencia, ya que requiere mayor tiempo para el conteo manual. Obviously at a higher sampling fraction, greater accuracy is obtained but efficiency is reduced, since it requires more time for manual counting.

Un experto en la materia entenderá que al ser aleatoria la superimposición de la rejilla sobre la imagen, cada vez que se utilice el método de la invención se obtendrá una estimación diferente, aunque al ser insesgado, la media de infinitas medidas es el valor correcto. A person skilled in the art will understand that since the superimposition of the grid on the image is random, every time the method of the invention is used, a different estimate will be obtained, although being unbiased, the average of infinite measurements is the correct value.

Por último, y preferentemente, se calcula la estimación del error. Por ejemplo, una fórmula para el cálculo de la estimación del error, considerando ventana de muestreo cuadrada y loseta cuadrada es: Finally, and preferably, the error estimate is calculated. For example, a formula for calculating the error estimate, considering square sampling window and square tile is:

1 (1 -'d V 1 (1 -'d V

VdrQv (&) = -. . [3(C -V ) -4C + C J + ....!!. VdrQv (&) = -. . [3 (C -V) -4C + C J + .... !!.

r 4 [3]6 r(2 -r) o" 1 2 r 4 [3] 6 r (2 -r) or "1 2

n-k n-k

LQjQj+k' k = 0, 1, 2. LQjQj + k 'k = 0, 1, 2.

[4][4]

j-I j-I

(1-r)2 ~ 2 Vn = 3 _ 2r . L (QOi -Q.J [5] (1-r) 2 ~ 2 Vn = 3 _ 2r. L (QOi -Q.J [5]

i= l i = l

siendo: being:

r = lIT E (O, 1], fracción de muestreo lineal. r = LIT E (O, 1], linear sampling fraction.

n: número de filas de ventanas de muestreo que abarcan la población completa, (n > 2). n¡: número de ventanas de muestreo dentro de la fila número i, i = 1, 2, ..., n. n: number of rows of sampling windows covering the entire population, (n> 2). n¡: number of sampling windows within row number i, i = 1, 2, ..., n.

qi/ número de partículas capturadas por la ventana de muestreo j de la fila i,j = 1,2, qi / number of particles captured by sampling window j of row i, j = 1,2,

..., ni' Qoi, Qú número total de partículas capturadas por ventanas de muestreo impares y ..., neither' Qoi, Qu total number of particles captured by odd sampling windows and

pares respectivamente dentro de la fila i. Q¡ = 2::;'1 qij , número total de partículas muestreadas en la fila i. Nótese que Qi = pairs respectively within row i. Q¡ = 2 ::; '1 qij, total number of particles sampled in row i. Note that Qi =

Qoi + Qú Q = 2::7-1 Qi , número total de partículas muestreadas. Qoi + Qú Q = 2 :: 7-1 Qi, total number of particles sampled.

Ejemplo Example

A continuación se muestra un ejemplo concreto de realización de la invención y los resultados obtenidos. A concrete example of embodiment of the invention and the results obtained are shown below.

1) Se parte de una imagen con perspectiva cilíndrica (Figura 1) en la que se desea 1) It is based on an image with cylindrical perspective (Figure 1) in which it is desired

estimar el número de partículas. Esta imagen es una simulación de la imagen giga pi xe l http://Iab.elespanol.com/eslaticos/gigapan_sol/ tomada en la plaza de la Puerta del Sol en Madrid. La perspecti va cilíndrica es la más utilizada en fotografías gigapixel ya que permite un ángulo de visión mayor que 1800 y preserva la líneas rectas verticales (las demás e convel1irían en curva ). La posición de la cámara está anotada en la Tabla l. Cada punto negro (A) de la imagen con perspectiva simula la posición de una persona en la fotografía. Se han simulado un total de 20000 puntos (nótese que en una imagen real el número total de personas es de conocido y es precisamente lo que quiere estimarse). Se representa además con un círculo con centro blanco 6 puntos de referencia (B) que son fácilmente identificables en un mapa, ya que son esquinas de edificios. Estos puntos de referencia sirven para estimar los parámetros de proyección. El número de puntos de referencia varía según la imagen y la per pectiva. En este ejemplo 6 son sufícientes. Estimate the number of particles. This image is a simulation of the image giga pi xe l http://Iab.elespanol.com/eslaticos/gigapan_sol/ taken in the Plaza del Puerta del Sol in Madrid. The cylindrical perspective is the most used in gigapixel photographs since it allows a viewing angle greater than 1800 and preserves the vertical straight lines (the others would be curved). The position of the camera is noted in Table l. Each black dot (A) of the perspective image simulates the position of a person in the photograph. A total of 20,000 points have been simulated (note that in a real image the total number of people is known and is precisely what you want to estimate). It is also represented with a circle with white center 6 reference points (B) that are easily identifiable on a map, since they are corners of buildings. These reference points are used to estimate projection parameters. The number of reference points varies according to the image and the perspective. In this example 6 they are enough.

2) A continuación se obtiene una imagen auxiliar sin perspectiva, que en este caso es un mapa (Figura 2) que contiene el lugar de la plaza de la Puerta de Sol que aparece en la imagen con perspectiva, y se identifi ca el lugar donde se encuentran las partículas (marcado en la figura 2 con un polígono blanco).No es necesario definir el poi ígono de forma precisa, sino que basta con elegir un rectángulo suficientemente grande como para a egurar que todas las partículas observadas en la Figura I estén contenidas (imagen auxiliar acotada). El triángulo blanco de la Figura 2 marca la posición de la cámara. Se representa nuevamente con círculos blancos los 6 puntos de referencia que se identificaron en la Figura l. Los datos de elevación sobre el nivel del mar pueden obtenerse conociendo las coordcnadas de longitud y latitud de un punto, utilizando por ejemplo la herramienta Google Earth Pro. 2) Next, an auxiliary image without perspective is obtained, which in this case is a map (Figure 2) that contains the place of the Puerta de Sol square that appears in the perspective image, and identifies the place where the particles are found (marked in figure 2 with a white polygon). It is not necessary to define the polygon precisely, but it is enough to choose a rectangle large enough to ensure that all the particles observed in Figure I are contained (bounded auxiliary image). The white triangle in Figure 2 marks the position of the camera. The 6 reference points identified in Figure 1 are represented again in white circles. Elevation data above sea level can be obtained by knowing the coordinates of longitude and latitude of a point, using for example the Google Earth Pro tool.

3) A continuación, se superpone la rej illa de ventanas de muestreo en la imagen auxiliar acotada, correspondiendo en este ejemplo dicha imagen auxiliar acotada con el polígono. La rejilla de ventanas de muestreo debe cubrir totalmente la imagen auxiliar acotada, pudiendo estimar así el tamaño de la población completa. Es decir, la rej illa de ventanas de muestreo se superpone de forma aleatoria en la imagen auxiliar acotada, y se se leccionan como parámetros de la rejilla: 3) Next, the grid of sampling windows is superimposed on the bounded auxiliary image, this auxiliary image corresponding to the polygon corresponding in this example. The grid of sampling windows must completely cover the bounded auxiliary image, thus being able to estimate the size of the entire population. That is, the grid of sampling windows is superimposed randomly on the bounded auxiliary image, and are read as grid parameters:

--
lado de la ventana de muestreo t = 1.5 metros, de forma que las ventanas de muestreo contengan a lo sumo unas 9 personas en zonas de alta densidad en las que haya 4 personas por metro cuadrado; -para elegir la eparación entre ventanas T, se considera que las dimensiones de la plaza son aproximadamente 150 por 500 m y que por tanto, aplicando la ecuación 1, e obtiene aproximadamente T = 27 m. Para mayor precisión se redondea por defecto y se fija T = 20 m. side of the sampling window t = 1.5 meters, so that the sampling windows contain at most about 9 people in high density areas where there are 4 people per square meter; -To choose the eparation between windows T, it is considered that the dimensions of the square are approximately 150 by 500 m and therefore, applying equation 1, and obtains approximately T = 27 m. For greater accuracy, it is rounded off by default and T = 20 m is set.

--
para evitar que la rejilla esté alineada con los edificios que marcan el borde de la plaza, se se lecciona una rotación de la rejilla de 60°. En la Figura 3 se muestra la rejilla superpuesta de forma aleatoria sobre el polígono marcado en la Figura 2 (imagen auxiliar acotada). Lo único que se necesita conservar para el iguiente paso son las posiciones de los vértices de las ventanas de muestreo. to prevent the grid from being aligned with the buildings that mark the edge of the square, a 60 ° rotation of the grid is read. Figure 3 shows the grid superimposed randomly on the polygon marked in Figure 2 (bounded auxiliary image). The only thing that needs to be preserved for the next step is the positions of the vertices of the sampling windows.

4) A continuación se proyecta la rejilla desde la imagen auxiliar acotada a la imagen con perspectiva. En el caso de que los parámetros y ecuaciones de transformación no sean conocidos, en primer lugar hay que obtener unas ecuaciones de transformación de un punto P con coordenadas reales (x,y,z) en metros de la imagen auxiliar (por ejemplo el vértice de una ventana de muestreo) a otro punto p. con coordenadas XI y X2 en píxeles en la imagen auxiliar acotada. Se seleccionan los ejes x e y sobre el plano horizontal que forma el suelo. un eje z vertical y el origen O, en la posición de la cámara. Los ejes XI y X2 siguen la convención de análisis de imagen con el eje XI creciente de izquierda a derecha, el eje X2 creciente hacia abajo y el origen en el vértice superior izquierdo de la imagen. Se considera ahora un cilindro de radio r> O Ycentro con eje de imetría el eje z. La proyección cilíndrica equivale a proyectar el punto P con coordenadas cilíndricas P =(p,ep, z)mediante un rayo que emana de O a un punto en el ci lindro P' = (T,C!>, :'). Es fácil ver que: 4) The grid is then projected from the auxiliary image bounded to the perspective image. In the event that the parameters and transformation equations are not known, first you have to obtain transformation equations of a point P with real coordinates (x, y, z) in meters of the auxiliary image (for example the vertex from a sampling window) to another point p. with XI and X2 coordinates in pixels in the bounded auxiliary image. The x and y axes are selected on the horizontal plane that forms the ground. a vertical z axis and the origin O, in the position of the camera. The XI and X2 axes follow the image analysis convention with the XI axis increasing from left to right, the X2 axis increasing downwards and the origin in the upper left vertex of the image. It is now considered a cylinder of radius r> O Ycentro with axis of immetry the z axis. The cylindrical projection is equivalent to projecting the point P with cylindrical coordinates P = (p, ep, z) by means of a ray that emanates from O to a point in the cylinder P '= (T, C!>,:'). It is easy to see that:

p ):1.,2 +y2 </> atan2 (±y, ±x) p): 1., 2 + y2 </> atan2 (± y, ± x)

rr

z' ±-z. z '± -z.

p p

En las dos últimas ecuaciones se selecciona el signo negativo para que la imagen tenga la orientación deseada. In the last two equations the negative sign is selected so that the image has the desired orientation.

Desenrollando el cilindro, Unwinding the cylinder,

transforma en el punto Peyl = transform at the point Peyl =

r Zcyl = --z. p r Zcyl = --z. p

se pasa de tres a dos dimensiones, y el punto P' se (Xeyl , Zcyl) de modo que: it goes from three to two dimensions, and the point P 'is (Xeyl, Zcyl) so that:

10 Como el origen es arbitrario, se suma un desplazamiento t:. = (t:. I,t:.2) para obtener las coordenadas del punto en la imagen' Pl'hoto = Pcy1 tJ. de forma que las coordenadas finales de PphOlO valen: 10 Since the origin is arbitrary, a displacement t :. = (t :. I, t: .2) to obtain the coordinates of the point in the image 'Pl'hoto = Pcy1 tJ. so that the final coordinates of PphOlO are worth:

Xl r4> + éll Xl r4> + he

r X2 --z + él2 · r X2 --z + him2

p p

15 Por tanto es necesario estimar 3 parámetros que se pueden agrupar en un vector 15 Therefore it is necessary to estimate 3 parameters that can be grouped into a vector

Para estimar los parámetros de proyección, se necesitan varios puntos de referencia To estimate the projection parameters, several reference points are needed

cuyas coordenadas se puedan identificar tanto en la imagen auxiliar sin perspectiva P whose coordinates can be identified both in the auxiliary image without perspective P

= (x, y, z) como en la imagen con perspectiva p.= (XI , X2). = (x, y, z) as in the image with perspective p. = (XI, X2).

20 En este ejemplo, basta con los 6 puntos de referencia marcados en las respectivas imágenes y cuyas coordenadas figuran en la siguiente tabla: 20 In this example, the 6 reference points marked in the respective images and whose coordinates are listed in the following table are sufficient:

Número Number
Longitud x(grados 0) Latitud y(gradosO) Elevación z (m) Coordenada XI (pixels) Coordenada X2 (pixels) Length x (degrees 0) Latitude and (degrees O) Z elevation (m) XI coordinate (pixels) X2 coordinate (pixels)

Cámara Camera
-3.702702 40.4 17105 670.96 - - -3.702702 40.4 17105 670.96 - -

1 one
-3.702243 40.4 16656 649.47 16280 6250 -3.702243 40.4 16656 649.47 16280 6250

2 2
-3.703388 40.4 16607 648.32 37420 5740 -3.703388 40.4 16607 648.32 37420 5740

3 3
-3.704986 40.4 16462 646.5 1 43220 3360 -3.704986 40.4 16462 646.5 1 43220 3360

4 4
-3. 704697 40.41678 1 645.75 45290 3870 -3. 704697 40.41678 1 645.75 45290 3870

5 5
-3 .7041 2 1 40.41709 1 647.28 48 180 4440 -3 .7041 2 1 40.41709 1 647.28 48 180 4440

6 6
-3.70 1658 40.417 159 651.70 2490 4430 -3.70 1658 40,417 159 651.70 2490 4430

. . . .

Tabla 1: Puntos dc referencia utilizados para ajustar los parametros de proyección . Table 1: Reference points used to adjust projection parameters.

Las coordenadas en longitud y latitud son fácilmente obtenibles de un mapa y pueden ser transformadas a coordenadas (x, y, z) en metros, tomando un origen arbitrario y 5 usando herramientas como por ejemplo Python Geocoding Toolbox o los datos de elevación de Google Earth Pro. Longitude and latitude coordinates are easily obtainable from a map and can be transformed to coordinates (x, y, z) in meters, taking an arbitrary origin and 5 using tools such as Python Geocoding Toolbox or Google Earth elevation data Pro.

Con las ecuaciones anteriores, puede obtenerse un sistema sobredeterminado: With the above equations, an overdetermined system can be obtained:

-z -z

que puede escribirse en ecuación matricial como AS = b,siendo A la matriz de coeficientes y b el vector de términos independientes. Sustituyendo los valores de X, y, z, xl, x2 de la Tabla I en la ecuación matricial, se puede estimar el vector which can be written in matrix equation as AS = b, being A the matrix of coefficients and b the vector of independent terms. Substituting the values of X, y, z, xl, x2 from Table I in the matrix equation, the vector can be estimated

15 A = (1\1, 1\2.;r),por mínimos cuadrados resolviendo m in ll A9 b ll mediante las ecuaciones normales S = CA/ArlA/b, siempre que exista CA/A)-l . Resolviendo se obtienen los siguientes valores: 15 A = (1 \ 1, 1 \ 2.; r), by least squares by solving m in ll A9 b ll using the normal equations S = CA / ArlA / b, provided there is CA / A) -l. Solving the following values are obtained:

T = 1428.6m III = 2584.ópixeLó III = 158.9pixels . T = 1428.6m III = 2584.ópixeLó III = 158.9pixels.

Una vez conocidos los parámetros y las ecuaciones de proyección, se proyectan las Once the projection parameters and equations are known, the

ventanas de muestreo de la imagen auxiliar acotada a la imagen con perspectiva. En este caso concreto, se comprueba mediante simulaciones, que se obtiene suficiente precisión con aproximar cada ventana de muestreo proyectada con el cuadrilátero resultante de unir los 4 vértices proyectados. La figura 4 muestra la rejilla de 5 ventanas de muestreo proyectada sobre la imagen con perspectiva cilíndrica. Dado que la proyección cilíndrica solo preserva líneas rectas verticales, en general no basta con tomar los cuatro vértices de cada ventana y proyectarlos. Para total exactitud habría que hallar las ecuaciones de las curvas resultantes de proyectar los segmentos rectos que componen cada ventana de muestreo, o bien proyectar un número Sampling windows of the auxiliary image bounded to the perspective image. In this specific case, it is verified by simulations, that sufficient precision is obtained by approximating each projected sampling window with the quadrilateral resulting from joining the 4 projected vertices. Figure 4 shows the grid of 5 sampling windows projected on the image with cylindrical perspective. Since the cylindrical projection only preserves vertical straight lines, in general it is not enough to take the four vertices of each window and project them. For total accuracy, we should find the equations of the curves resulting from projecting the straight segments that make up each sampling window, or project a number

10 suficientemente grande de puntos en cada segmento para después unirlos formando la ventana proyectada. 10 large enough points in each segment to then join them forming the projected window.

5) Tras proyectar la rejilla se procede al conteo manual de puntos contenidos en cada ventana proyectada. En la Figura 5, se amplían tres ventanas de muestreo 5) After projecting the grid, we proceed to the manual counting of points contained in each projected window. In Figure 5, three sampling windows are expanded

15 proyectadas que contienen respectivamente 2, 2 Y 3 puntos. En total sumando todos los puntos capturados por la rejilla, se obtiene Q = 143, por lo que aplicando la fórmula [2]: 15 projected containing 2, 2 and 3 points respectively. In total, adding all the points captured by the grid, Q = 143 is obtained, so applying the formula [2]:

~ a N = -·Q ~ a N = - · Q

a' to'

= 20 ·143 = 20143

1.52 ~ 25422 1.52 ~ 25422

20 Anotando además las cuentas individuales de cada ventana se puede aplicar la fórmula (3), obteniendo vaTca~(Ñ) = 2526529 que equivale a una desviación típica estimada de aproximadamente 1590, o lo que es lo mismo un error estándar relativo estimado de aproximadamente 6%. In addition, by writing down the individual accounts of each window, formula (3) can be applied, obtaining vaTca ~ (Ñ) = 2526529 which is equivalent to an estimated standard deviation of approximately 1590, or what is the same as an estimated relative standard error of approximately 6%

Claims (8)

REIVINDICACIONES 1. Método para la estimación del número de partículas de una población en un lugar determinado a partir de una imagen con perspectiva, que comprende las etapas de: 1. Method for estimating the number of particles of a population in a given place from an image with perspective, which includes the steps of:
--
obtener una imagen auxiliar sin perspectiva o al menos con efecto de perspectiva menor al de la imagen con perspectiva, que contenga al menos dicho lugar determinado, y tal que en dicha imagen auxiliar se pueden hallar o se conozcan las ecuaciones de proyección, de forma que se pueda transformar cualquier punto P de la imagen auxiliar a un punto P' en la imagen con perspectiva; -identificar y acotar en la imagen auxiliar el lugar en el que se encuentran las partículas en la imagen con perspectiva, obteniéndose así una imagen auxiliar acotada; -superponer de forma aleatoria una rejilla de ventanas de muestreo en la imagen auxiliar acotada que la cubra totalmente, pudiendo estimar así el tamaño de la población completa; -tomar una pluralidad de puntos de contorno en cada ventana de muestreo superpuesta en la imagen auxiliar acotada, y con ecuaciones de proyección trasladar cada uno de dichos puntos a la imagen con perspectiva, transformando cualquier punto P de la imagen auxiliar acotada a un punto P' en la imagen con perspectiva, tal que cuantos más puntos se seleccionen mayor es la precisión alcanzada; -unir en la imagen con perspectiva los puntos trasladados del contorno de cada ventana y formar una nueva rejilla de ventanas de muestreo (rejilla proyectada) con nuevas ventanas de muestreo (ventanas proyectadas), de tal forma que cuanto mayor sea el efecto de perspectiva en cada ventana, mayor será la deformación sufrida por cada ventana proyectada; -contar manualmente en la imagen con perspectiva, utilizando una regla de conteo insesgada, el número total Q de partículas capturadas por la rejilla proyectada de ventanas de muestreo, tal que al contar únicamente en una fracción de muestreo de la imagen, el conteo manual es factible y rápido, siendo la estimación (N) del número total de partículas: obtain an auxiliary image without perspective or at least with a perspective effect less than that of the image with perspective, which contains at least said determined place, and such that in said auxiliary image the projection equations can be found or known, so that any point P of the auxiliary image can be transformed to a point P 'in the perspective image; -identify and delimit in the auxiliary image the place where the particles are in the image with perspective, thus obtaining a bounded auxiliary image; - randomly overlap a grid of sampling windows in the bounded auxiliary image that completely covers it, thus being able to estimate the size of the entire population; - take a plurality of contour points in each sampling window superimposed on the bounded auxiliary image, and with projection equations transfer each of said points to the perspective image, transforming any point P of the bounded auxiliary image to a point P 'in the image with perspective, such that the more points selected, the greater the accuracy achieved; - join in the image with perspective the points transferred from the contour of each window and form a new grid of sampling windows (projected grid) with new sampling windows (projected windows), so that the greater the perspective effect in each window, the greater the deformation suffered by each projected window; - manually count in the perspective image, using an unbiased counting rule, the total number Q of particles captured by the projected grid of sampling windows, such that by counting only in a sampling fraction of the image, the manual counting is feasible and fast, being the estimate (N) of the total number of particles:
~ a ~ a N=-·QN = - · Q a' to' donde: where: a: área de la ventana de muestreo a' : área de la loseta fundamental, siendo la loseta fundamental un motivo mínimo o "baldosa" con la que puede teselarse todo el plano infinito que contiene la imagen auxiliar, tal que todo el plano infinito queda completamente cubierto por dichas losetas fundamentales colocadas en series paralelas y no superpuestas y tal que cada loseta fundamental contiene al menos una ventana de muestreo; a: area of the sampling window a ': area of the fundamental tile, the fundamental tile being a minimal or "tile" motif with which the entire infinite plane containing the auxiliary image can be tessellated, such that the entire infinite plane remains completely covered by said fundamental tiles placed in parallel and non-overlapping series and such that each fundamental tile contains at least one sampling window;
2. 2.
El método de la reivindicación 1, donde la imagen con perspectiva es una fotografía. The method of claim 1, wherein the perspective image is a photograph.
3. 3.
El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde dicha imagen auxiliar va acompañada de datos de elevación sobre el nivel del mar. The method of any of the preceding claims, wherein said auxiliary image is accompanied by elevation data above sea level.
4. Four.
El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la rejilla de ventanas de muestreo presenta un ángulo de rotación tal que se evite que dicha rejilla tenga la misma orientación que las partículas, donde el número de ventanas no vacías de la rejilla de ventanas de muestreo superpuestas en la imagen auxiliar acotada está comprendido entre 20 y 50, donde las ventanas de muestreo y las losetas son cuadradas, y donde el lado de cada ventana de muestreo es tal que el número de partículas por ventana está comprendido entre I y 5. The method of any of the preceding claims, wherein the sampling window grid has a rotation angle such that said grid is prevented from having the same orientation as the particles, where the number of non-empty windows of the sampling window grid superimposed on the bounded auxiliary image is between 20 and 50, where the sampling windows and the tiles are square, and where the side of each sampling window is such that the number of particles per window is between I and 5.
5. 5.
El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde ni el tipo de proyección utilizado en las imágenes con perspectiva ni los parámetros de proyección son conocidos, y ambos se estiman identificando tantos puntos de referencia como sea necesario para alcanzar la precisión deseada, tal que dichos puntos de referencia han de ser identificables tanto en la imagen con perspectiva The method of any of the preceding claims, wherein neither the type of projection used in the perspective images nor the projection parameters are known, and both are estimated by identifying as many reference points as necessary to achieve the desired accuracy, such that said reference points must be identifiable both in the image with perspective
como en la imagen auxiliar acotada, para poder plantear un sistema sobredeterminado y obtener una solución aproximada mediante el método de mínimos cuadrados. as in the bounded auxiliary image, in order to propose an overdetermined system and obtain an approximate solution using the least squares method.
6. 6.
El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la regla de conteo insesgada utilizada es la de la línea prohibida, tal que sólo se cuentan las partículas que tengan alguna porción dentro de la ventana de muestreo y que no toquen una línea prohibida que teóricamente se extiende hasta el infinito. The method of any of the preceding claims, wherein the unbiased counting rule used is that of the prohibited line, such that only particles that have any portion within the sampling window are counted and that do not touch a prohibited line that theoretically is extends to infinity.
7. 7.
El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además la etapa final de estimación del error. The method of any of the preceding claims, further comprising the final stage of error estimation.
8. 8.
El método de la reivindicación anterior, donde la fórmula para el cálculo de la estimación del error, considerando ventana de muestreo cuadrada y loseta cuadrada es: The method of the preceding claim, wherein the formula for calculating the error estimate, considering square sampling window and square tile is:
n-k Ck -¿QP j+k' k = 0, 1, 2. n-k Ck -QQ j + k 'k = 0, 1, 2. j-I j-I (1-r/ " 2 (1-r / "2 VII = 3 _ 21: . ¿ (Qoi -~j) VII = 3 _ 21:. (Qoi - ~ j) 1-1 1-1 siendo: being: í = liT E (O, 1 J, fracción de muestreo lineal. í = liT E (O, 1 J, linear sampling fraction. n: número de filas de ventanas de muestreo que abarcan la población completa, (n > 2). ni: número de ventanas de muestreo dentro de la fila número i, i = 1, 2, ..., n. n: number of rows of sampling windows covering the entire population, (n> 2). ni: number of sampling windows within row number i, i = 1, 2, ..., n. q¡/ número de partículas capturadas por la ventana de muestreoj de la fila i,j = 1, 2, ... , ni· q¡ / number of particles captured by the sampling window j of row i, j = 1, 2, ..., ni · Qob Qe{ número total de partículas capturadas por ventanas de muestreo impares y pares respectivamente dentro de la fila i. Q¡ = ¿tl qij , número total de partículas muestreadas en la fila i. Nótese que Qi = Qob Qe {total number of particles captured by odd sampling windows and pairs respectively within row i. Q¡ = ¿tl qij, total number of particles sampled in row i. Note that Qi = Qoi + Qei' 5 Q = ¿;'=l Qi , número total de partículas muestreadas. Qoi + Qei '5 Q = ¿;' = l Qi, total number of particles sampled.
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EP2093698A1 (en) * 2008-02-19 2009-08-26 British Telecommunications Public Limited Company Crowd congestion analysis

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