Parts based representation for pedestrian using NMF with robustness to partial occlusion

Computer Vision has seen a resurgence in the parts-based representation for objects over the past few years. The parts are usually annotated beforehand for training. We present an annotation free parts-based representation for the pedestrian using Non-Negative Matrix Factorization (NMF). We show that NMF is able to capture the wide range of pose and clothing of the pedestrians. We use a modified form of NMF i.e. NMF with sparsity constraints on the factored matrices. We also make use of Riemannian distance metric for similarity measurements in NMF space as the basis vectors generated by NMF aren't orthogonal. We show that for 1% drop in accuracy as compared to the Histogram of Oriented Gradients (HOG) representation we can achieve robustness to partial occlusion.

Tutorial: implementing a pedestrian tracker using inertial sensors

Shoe-mounted inertial sensors offer a convenient way to track pedestrians in situations where other localization systems fail. This tutorial outlines a simple yet effective approach for implementing a reasonably accurate tracker. This Web extra presents the Matlab implementation and a few sample recordings for implementing the pedestrian inertial tracking system using an error-state Kalman filter for zero-velocity updates (ZUPTs) and orientation estimation.

Análise da resposta dinâmica experimental de uma passarela tubular mista, aço-concreto, submetida ao caminhar humano.

Este trabalho de pesquisa apresenta como objetivo principal o desenvolvimento de investigação experimental dinâmica sobre estrutura real de uma passarela tubular mista aço-concreto. O sistema estrutural objeto deste trabalho corresponde a uma passarela composta por três vãos (32,5m, 17,5m e 20,0m, respectivamente) e dois balanços (7,50m e 5,0m, respectivamente), com comprimento total de 82,5m. A passarela com estrutura contínua de aço com as ligações soldadas se apoia em quatro pórticos também de aço. Estruturalmente está constituída por duas treliças planas que se interligam através de contraventamentos horizontais fixados na corda superior e inferior da treliça e lajes de concreto, formando um sistema misto com interação completa. A estrutura está submetida correntemente à travessia de pedestres e ciclistas. Testes experimentais foram realizados sobre o sistema estrutural e confrontados com resultados numéricos. Para a modelagem numérica do sistema são empregadas técnicas usuais de discretização, via método dos elementos finitos (MEF), por meio do programa ANSYS. Os resultados experimentais são analisados de acordo com a metodologia desenvolvida, sendo realizada análise modal experimental para a determinação das propriedades dinâmicas: freqüências, modos e taxa de amortecimento, enquanto que os resultados da estrutura, em termos de aceleração de pico, são comparados com os valores limites propostos por diversos autores, normas e recomendações de projeto, para uma avaliação do desempenho da estrutura em relação a vibração quando solicitada pelo caminhar dos pedestres no que diz respeito a critério para conforto humano.

Gestão Ambiental apoiada por SIG na estrada da Colônia, Ilha Grande (RJ): uma visão do futuro.

Os SIG Sistemas de Informação Geográfica vêm sendo cada vez mais estudados como ferramentas facilitadoras de análises territoriais com o objetivo de subsidiar a gestão ambiental. A Ilha Grande, que pertence ao município de Angra dos Reis, localiza-se na baía de Ilha Grande no sul do estado do Rio de Janeiro e constitui-se no recorte espacial de análise. Apresenta uma dinâmica ambiental complexa que se sobrepõem principalmente aos usos de proteção ambiental e de atividade turística em uma porção do território em que as normatizações legais são difíceis de serem aplicadas, pois são reflexos de interesses que se manifestam em três esferas do poder a municipal, a estadual e a federal. O objetivo principal desta pesquisa é a realização do processamento digital de imagem para auxiliar a gestão territorial da Ilha Grande. Em foco, a estrada Abraão - Dois Rios, que liga Abraão (local de desembarque dos turistas, principal núcleo da Ilha) a Dois Rios (local de visitação por estudantes e pesquisadores, núcleo que abrigava o presídio, atualmente abriga sede do centro de pesquisa e museu da Universidade do Estado do Rio de Janeiro), ambos protegidos por diferentes categorias de unidades de conservação. A metodologia fundamenta-se no processamento digital de imagem através da segmentação e da classificação supervisionada por pixel e por região. O processamento deu-se a partir da segmentação (divisão de uma imagem digital em múltiplas regiões ou objetos, para simplificar e/ou mudar a representação de uma imagem) e dos processos de classificações de imagem, com a utilização de classificação por pixel e classificação por regiões (com a utilização do algoritmo Bhattacharya). As segmentações e classificações foram processadas no sistema computacional SPRING versão 5.1.7 e têm como objetivo auxiliar na análise de uso da Terra e projetar cenários a partir da identificação dos pontos focais de fragilidade encontrados ao longo da estrada Abraão-Dois Rios, propensos a ocorrências de movimentos de massa e que potencializam o efeito de borda da floresta e os impactos ambientais. A metodologia utilizada baseou-se em análise de campo e comparações de tecnologias de classificação de imagens. Essa estrada eixo de ligação entre os dois núcleos tem significativa importância na história da Ilha, nela circulam veículos, pesados e leves, de serviço, pedestres e turistas. Como resultados da presente foram gerados os mapas de classificação por pixel, os mapas de classificação por região, o mapa fuzzy com a intersecção dos mapas de classificação supervisionada por região e os mapas com os locais coletados em campo onde são verificadas ocorrências de movimentos de massa nas imagens ALOS, 2000, IKONOS, 2003 e ortofotografias, 2006. Esses mapas buscam servir de apoio à tomada de decisões por parte dos órgãos locais responsáveis.

Modelagem do caminhar humano e avaliação de conforto humano de passarelas de pedestres.

Com o passar dos anos a engenharia estrutural passou a lidar com a exigência cada vez maior de estruturas que ocupem menos espaço e sejam consideravelmente mais leves. No caso de passarelas de pedestres, a esbeltez da estrutura aliada a um baixo peso pode acarretar em problemas de vibrações devido à ressonância com o caminhar dos pedestres. Estes problemas podem variar desde uma simples sensação de desconforto até problemas mais graves como o colapso estrutural. Com base nestas premissas, esta dissertação visa investigar dois modelos estruturais, um em concreto armado e outro misto, do tipo aço concreto, onde os modelos serão estudados mediante o emprego do método dos elementos finitos através do programa ANSYS. Os modelos numéricos permitem determinar as frequências naturais da estrutura e consequentemente estudar as respostas dos modelos mediante análises de vibrações forçadas. As respostas dinâmicas da estrutura serão obtidas em termos dos valores dos deslocamentos máximos e das acelerações de pico. Os resultados obtidos foram comparados com os principais guias que regem o conforto humano no caso de caminhar de pessoas em passarelas de pedestres, de forma que houve indicativos de possíveis desconfortos após a análise dos resultados obtidos ao longo da investigação. Finalmente, foi feito um estudo considerando-se movimentos aleatórios dos pedestres sobre as passarelas, objetivando estudar os níveis da resposta dinâmica das estruturas nestas situações.

Modelagem do comportamento dinâmico e análise de fadiga de pontes rodoviárias mistas (aço-concreto).

Considerando-se os diversos carregamentos que solicitam a estrutura de uma ponte rodoviária, ao longo de sua vida útil, alguns possuem um comportamento essencialmente dinâmico, ou seja, variam com o tempo, diferentemente do que é considerado na prática corrente de projeto desse tipo de obra de arte. Em geral, os projetistas desse tipo de estrutura têm tratado carregamentos como o de vento, tráfego de veículos e de pedestres como ações de natureza estática, ignorando seu perfil cíclico. Tal consideração, em diversas situações de projeto, tende a minorar os efeitos das ações dinâmicas sobre o sistema estrutural. Além disso, estruturas submetidas a solicitações cíclicas, sob uma carga inferior à caga máxima suportada pelo material, estão sujeitas ao fenômeno da fadiga. A consideração adequada de todos estes aspectos mostra-se fundamentalmente importante para correta avaliação dos níveis de esforços solicitantes do sistema estrutural e, bem como, para a identificação de fenômenos importantes como o da fadiga que pode vir a provocar, por exemplo, a ruptura de componentes estruturais sem aviso prévio ou motivo aparente. Para tal, nesta dissertação as técnicas para a contagem de ciclos de tensão e a aplicação das regras de dano acumulado foram analisadas através de curvas do tipo S-N, associadas a diversas normas de projeto. A ponte rodoviária mista (aço-concreto) investigada neste estudo é constituída por seis vigas de aço longitudinais com enrijecedores transversais, oito transversinas e por um tabuleiro de concreto armado. O modelo numérico-computacional, desenvolvido para a análise dinâmica da ponte, foi elaborado com base em técnicas usuais de discretização através do método dos elementos finitos. As mesas e almas das vigas, assim como os enrijecedores , foram modelados por elementos de casca e laje de concreto armado, por elementos sólidos. O carregamento dinâmico avaliado no presente estudo diz respeito ao tráfego de veículos, cuja representação se dá a partir de sistemas "massa-mola-amortecedor". Os comboios formados são adotados como sendo semi-infinitos, deslocando-se com velocidade constante sobre a ponte. As conclusões da presente investigação versam acerca da vida útil de serviço dos elementos estruturais de pontes mistas (aço-concreto).

A Insustentabilidade do transporte em automóveis

A mobilidade urbana é um problema em diversos centros urbanos e é agravada pelo número crescente de automóveis e seu uso indiscriminado. Este estudo exploratório-descritivo abordará revisões conceituais e levantamento extenso de dados sobre a função de transporte; o automóvel, quanto a sua origem e simbolismos; o contexto do Brasil e da cidade do Rio de Janeiro; a dependência dos veículos e os impactos do trânsito na sociedade, a fim de explicar a insustentabilidade desse meio de transporte, da forma como tem sido utilizado nas cidades. Dentre os principais impactos causados pela dependência do automóvel, destacam-se os relativos a saúde, com problemas que vão desde complicações no sistema respiratório e circulatório até o comprometimento da saúde mental; qualidade de vida e a relação entre tempo e custos de locomoção; segurança e todo aparato tecnológico de automóveis que protege o usuário em detrimento do público mais vulnerável, como pedestres e ciclistas; morfologia da cidade, que acaba por privilegiar um modal individual e cria novas formas urbanas que demandam mais espaços para automóveis; mudanças climáticas devido à poluição desproporcional, que influencia os padrões bioquímicos de vários ecossistemas, gerando mudanças climáticas; e prejuízos econômicos, estimados por três diferentes metodologias de estudo, que procuraram monetizar o custo dos congestionamentos. A pesquisa propõe diversas atitudes para reverter ou mitigar o uso excessivo do Transporte em Automóveis. Esta contribuição para os estudos da geografia de transportes vislumbra deixar subsídios para que se avance no debate sobre a dependência do automóvel, especialmente em grandes cidades

Spatio-temporal clustering of probabilistic region trajectories

We propose a novel model for the spatio-temporal clustering of trajectories based on motion, which applies to challenging street-view video sequences of pedestrians captured by a mobile camera. A key contribution of our work is the introduction of novel probabilistic region trajectories, motivated by the non-repeatability of segmentation of frames in a video sequence. Hierarchical image segments are obtained by using a state-of-the-art hierarchical segmentation algorithm, and connected from adjacent frames in a directed acyclic graph. The region trajectories and measures of confidence are extracted from this graph using a dynamic programming-based optimisation. Our second main contribution is a Bayesian framework with a twofold goal: to learn the optimal, in a maximum likelihood sense, Random Forests classifier of motion patterns based on video features, and construct a unique graph from region trajectories of different frames, lengths and hierarchical levels. Finally, we demonstrate the use of Isomap for effective spatio-temporal clustering of the region trajectories of pedestrians. We support our claims with experimental results on new and existing challenging video sequences. © 2011 IEEE.

Detection of Construction Workers in Video Frames for Automatic Initialization of Vision Trackers

Vision based tracking can provide the spatial location of construction entities such as equipment, workers, and materials in large scale, congested construction sites. It tracks entities in video streams by inferring their locations based on the entities’ visual features and motion histories. To initiate the process, it is necessary to determine the pixel areas corresponding to the construction entities to be tracked in the following consecutive video frames. In order to fully automate the process, an automated way of initialization is needed. This paper presents the method for construction worker detection which can automatically recognize and localize construction workers in video frames. The method first finds the foreground areas of moving objects using a background subtraction method. Within these foreground areas, construction workers are recognized based on the histogram of oriented gradients (HOG) and histogram of the HSV colors. HOG’s have proved to work effectively for detection of people, and the histogram of HSV colors helps differentiate between pedestrians and construction workers wearing safety vests. Preliminary experiments show that the proposed method has the potential to automate the initialization process of vision based tracking.

Parallels between wind and crowd loading of bridges

Parallels between the dynamic response of flexible bridges under the action of wind and under the forces induced by crowds allow each field to inform the other.Wind-induced behaviour has been traditionally classified into categories such as flutter, galloping, vortex-induced vibration and buffeting. However, computational advances such as the vortex particle method have led to a more general picture where effects may occur simultaneously and interact, such that the simple semantic demarcations break down. Similarly, the modelling of individual pedestrians has progressed the understanding of human–structure interaction, particularly for large amplitude lateral oscillations under crowd loading. In this paper, guided by the interaction of flutter and vortexinduced vibration in wind engineering, a framework is presented, which allows various human–structure interaction effects to coexist and interact, thereby providing a possible synthesis of previously disparate experimental and theoretical results.

Integration of micro- and macroscopic models for pedestrian evacuation simulation

Simulation of pedestrian evacuations of smart buildings in emergency is a powerful tool for building analysis, dynamic evacuation planning and real-time response to the evolving state of evacuations. Macroscopic pedestrian models are low-complexity models that are and well suited to algorithmic analysis and planning, but are quite abstract. Microscopic simulation models allow for a high level of simulation detail but can be computationally intensive. By combining micro- and macro- models we can use each to overcome the shortcomings of the other and enable new capability and applications for pedestrian evacuation simulation that would not be possible with either alone. We develop the EvacSim multi-agent pedestrian simulator and procedurally generate macroscopic flow graph models of building space, integrating micro- and macroscopic approaches to simulation of the same emergency space. By “coupling” flow graph parameters to microscopic simulation results, the graph model captures some of the higher detail and fidelity of the complex microscopic simulation model. The coupled flow graph is used for analysis and prediction of the movement of pedestrians in the microscopic simulation, and investigate the performance of dynamic evacuation planning in simulated emergencies using a variety of strategies for allocation of macroscopic evacuation routes to microscopic pedestrian agents. The predictive capability of the coupled flow graph is exploited for the decomposition of microscopic simulation space into multiple future states in a scalable manner. By simulating multiple future states of the emergency in short time frames, this enables sensing strategy based on simulation scenario pattern matching which we show to achieve fast scenario matching, enabling rich, real-time feedback in emergencies in buildings with meagre sensing capabilities.

Experimental study and theoretical analysis of signage legibility distances as a function of observation angle

Signage systems are widely used in buildings to provide information for wayfinding, thereby assisting in navigation during normal circulation of pedestrians and, more importantly, exiting information during emergencies. An important consideration in determining the effectiveness of signs is establishing the region from which the sign is visible to occupants, the so-called Visibility Catchment Area (VCA). This paper attempts to factor into the determination of the VCA of signs, the observation angle of the observer using both experimental and theoretical analysis.

Signage legibility distances as a function of observation angle

Signage systems are widely used in buildings to provide information for wayfinding, thereby assisting in navigation during normal circulation of pedestrians and, more importantly, exiting information during emergencies. An important consideration in determining the effectiveness of signs is establishing the region from which the sign is visible to occupants, the so-called visibility catchment area (VCA). This study attempts to factor into the determination of the VCA of signs, the observation angle of the observer. In building regulations, it is implicitly assumed that the VCA is independent of the observation angle. A theoretical model is developed to explain the relationship between the VCA and observation angle and experimental trials are performed in order to assess the validity of this model. The experimental findings demonstrate a consistency with the theoretical model. Given this result, the functionality of a comprehensive evacuation model is extended in accordance with the assumptions on which the theoretical model is based and is then demonstrated using several examples

Simulating the interaction of occupants with signage systems

This paper describes the introduction of chained signage systems into evacuation simulation models. Signage systems are widely used in buildings to provide information for wayfinding, thereby providing exiting information during emergencies and assisting in navigation during normal circulation of pedestrians. Recently a system was developed to introduce simple signs into egress models. The system, known as Visibility Catchment Area or VCA, allowed similated agents to interact with signs which point directly to an exit and signs which are located directly above the exit. However, this approach was not able to represent the more general situation of a sign netwokr within an arbitrarily complex building. In this paper we extend the method to include chained signage systems which provides simulated agents that are unfamiliar with the structure a means by which to navigate to an emergency exit. The model includes the associated navigation behaviours exhibited by occupants that rely on a signage system for navigation including: Searching behaviours, Backtracking behaviours, Lost behaviours and Communication behaviours. The new features are demonstrated through a series of demonstration cases and are shown to produce plausible results.

A spatio-temporal 2D-models framework for human pose recovery in monocular sequences

This paper addresses the pose recovery problem of a particular articulated object: the human body. In this model-based approach, the 2D-shape is associated to the corresponding stick figure allowing the joint segmentation and pose recovery of the subject observed in the scene. The main disadvantage of 2D-models is their restriction to the viewpoint. To cope with this limitation, local spatio-temporal 2D-models corresponding to many views of the same sequences are trained, concatenated and sorted in a global framework. Temporal and spatial constraints are then considered to build the probabilistic transition matrix (PTM) that gives a frame to frame estimation of the most probable local models to use during the fitting procedure, thus limiting the feature space. This approach takes advantage of 3D information avoiding the use of a complex 3D human model. The experiments carried out on both indoor and outdoor sequences have demonstrated the ability of this approach to adequately segment pedestrians and estimate their poses independently of the direction of motion during the sequence. (c) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.