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Visión Computacional de Formaciones

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D10 describe la reconstrucción tridimensional del movimiento de bandadas completas mediante sistemas de cámaras múltiples sincronizadas y algoritmos de visión computacional, como método para observar E18, E19 y sus anomalías (A10). El reto técnico central es el seguimiento individual (tracking) en escenas con decenas o centenas de aves en movimiento rápido y parcialmente ocluidas; los sistemas actuales (ej. el de Cavagna et al. con 10 cámaras a 170 fps) resuelven trayectorias individuales en bandadas de hasta 2000 estorninos. A partir de las trayectorias se calculan todas las variables colectivas del simulador: distancias entre vecinos (validación de E19), el parámetro de orden de Vicsek (estado global de la formación), la geometría de la V (validación de E18 y del modelo de vorticidad), y la velocidad de propagación de perturbaciones (v_prop), que en estorninos supera la velocidad de vuelo individual y es diagnóstica de la robustez del sistema colectivo ante A10.

>Modelo

ID:('ky', 1490)


Posición 3D triangulada

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$\mathbf P_i=(X_i,Y_i,Z_i)$

$X_i$
Coordenada X
$m$
$Y_i$
Coordenada Y
$m$
$Z_i$
Coordenada Z
$m$
$mathbf P_i$
Posición 3D del ave i
$m$



>Modelo

ID:('gm', 13239)


Distancia entre vecinos

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$r_{ij}=\sqrt{(x_i-x_j)^2+(y_i-y_j)^2+(z_i-z_j)^2}$

$x_i$
Coordenada x del ave i
$m$
$x_j$
Coordenada x del ave j
$m$
$y_i$
Coordenada y del ave i
$m$
$y_j$
Coordenada y del ave j
$m$
$z_i$
Coordenada z del ave i
$m$
$z_j$
Coordenada z del ave j
$m$
$r_{ij}$
Distancia entre aves i,j
$m$



>Modelo

ID:('gm', 13240)


Vecinos topológicos

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$n_{\mathrm{top}}=\sum_j I(r_{ij}\le r_{\mathrm{interact}})$

$N$
Número de aves
$-$
$n_{mathrm{top}}$
Vecinos topológicos
$-$
$r_{ij}$
Distancia entre aves i,j
$m$
$r_{mathrm{interact}}$
Radio de interacción
$m$



>Modelo

ID:('gm', 13241)


Parámetro de orden Vicsek

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$\Phi=\frac{1}{N}\left|\sum_i e^{i\theta_i}\right|$

$N$
Número de aves
$-$
$Phi$
Parámetro de orden colectivo
$-$
$\theta_i$
Orientación del ave i
$rad$



>Modelo

ID:('gm', 13242)


Ángulo de la V

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$\psi_V=\arccos\left(\frac{\mathbf u_L\cdot\mathbf u_R}{|\mathbf u_L||\mathbf u_R|}\right)$

$mathbf u_R$
Vector rama derecha
$-$
$mathbf u_L$
Vector rama izquierda
$-$
$psi_V$
Ángulo de la formación en V
$rad$



>Modelo

ID:('gm', 13243)


Posición relativa del seguidor

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$(\Delta x_{ij},\Delta y_{ij})=(x_j-x_i,y_j-y_i)$

$x_i$
Coordenada x del ave i
$m$
$x_j$
Coordenada x del ave j
$m$
$y_i$
Coordenada y del ave i
$m$
$y_j$
Coordenada y del ave j
$m$
$Delta y_{ij}$
Separación lateral relativa
$m$
$Delta x_{ij}$
Separación longitudinal relativa
$m$



>Modelo

ID:('gm', 13244)


Velocidad de propagación

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$v_{\mathrm{prop}}=\frac{\Delta r_{\mathrm{perturbacion}}}{\Delta t_{\mathrm{respuesta}}}$

$v_{mathrm{prop}}$
Velocidad de propagación
$m/s$
$Delta r_{mathrm{perturbacion}}$
Distancia recorrida por perturbación
$m$
$Delta t_{mathrm{respuesta}}$
Retardo de respuesta
$s$



>Modelo

ID:('gm', 13245)


Correlación espacial

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$C(r)=\langle \mathbf v_i\cdot\mathbf v_j\rangle_{|r_{ij}|=r}$

$C(r)$
Correlación espacial
$-$
$mathbf v_i$
Velocidad del ave i
$m/s$
$mathbf v_j$
Velocidad del ave j
$m/s$



>Modelo

ID:('gm', 13246)


Estructura del modelo

Descripción

Red de modelo


Primero, seleccione la ecuación:   a ,  luego, seleccione la variable:   a 

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

Cálculos

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

 Variable   Dado   Calcule   Objetivo :   Ecuación   A utilizar



Variables

Símbolo
Texto
Variable
Valor
Unidades
Calcule
Valor MKS
Unidades MKS
$C(r)$
C_r
Correlación espacial
-
$N$
N
Número de aves
-
$Phi$
Phi
Parámetro de orden colectivo
-
$n_{mathrm{top}}$
n_top
Vecinos topológicos
-
$mathbf u_R$
u_right
Vector rama derecha
-
$mathbf u_L$
u_left
Vector rama izquierda
-
$v_{mathrm{prop}}$
v_prop
Velocidad de propagación
m/s
$mathbf v_i$
v_i
Velocidad del ave i
m/s
$mathbf v_j$
v_j
Velocidad del ave j
m/s
$X_i$
X_i
Coordenada X
m
$x_i$
x_i
Coordenada x del ave i
m
$x_j$
x_j
Coordenada x del ave j
m
$Y_i$
Y_i
Coordenada Y
m
$y_i$
y_i
Coordenada y del ave i
m
$y_j$
y_j
Coordenada y del ave j
m
$Z_i$
Z_i
Coordenada Z
m
$z_i$
z_i
Coordenada z del ave i
m
$z_j$
z_j
Coordenada z del ave j
m
$r_{ij}$
r_ij
Distancia entre aves i,j
m
$Delta r_{mathrm{perturbacion}}$
Delta_r_perturbacion
Distancia recorrida por perturbación
m
$mathbf P_i$
P_i
Posición 3D del ave i
m
$r_{mathrm{interact}}$
r_interact
Radio de interacción
m
$Delta y_{ij}$
Delta_y_ij
Separación lateral relativa
m
$Delta x_{ij}$
Delta_x_ij
Separación longitudinal relativa
m
$psi_V$
psi_V
Ángulo de la formación en V
rad
$\theta_i$
theta_i
Orientación del ave i
rad
$Delta t_{mathrm{respuesta}}$
Delta_t_respuesta
Retardo de respuesta
s

ID:(0, 1490)


gphysics.net - Dr. Willy H. Gerber
Palos Verdes, Costa de Corral, Región de los Rios, Chile