Sis percep0

1. 1
Introducción a la Visión por Computador
Introducción a la Visión por Computador
Universidad de Oviedo

2. 2
Fuentes
En la elaboración de estas transparencias se han empleado principalmente
los siguientes libros:
Visión por Computador: Javier González Jiménez , Ed Paraninfo
Visión por Computador. Fundamentos y Métodos: Arturo de la Escalera, Ed
Prentice Hall
Industrial Image Processing. Visualk Quality Control in Manufacturing. C.
Demant, Streicher-Abel, Waszkewitz Ed Springer
Digital Image Processing. Concepts Algorithms and Scientific Applications
(4ª edición). Bernd Jähne. Ed Springer
Han colaborado en la elaboración de estos textos con sus apuntes y
resultados:
José Antonio Cancelas Caso
Ignacio Álvarez García
Rafael Corsino González de Los Reyes
Alfonso Fernández de Lera

3. 3
Información en internet
En la siguiente página se encuentra un macro-curso, a veces con
temas repetidos, aún incompleto pero muy amplio y variado. De
sus enlaces se han extraído muchas figuras.
CVonline: The Evolving, Distributed, Non-Proprietary, On-Line Compendium
of Computer Vision http://www.dai.ed.ac.uk/CVonline/
Contiene enlaces a muchos otros cursos que pueden aparecer repetidos en
diversos temas.
• Light Measurement handbook http://www.intl-light.com/handbook/ch01.html
• The Imaging Source: http://www.theimagingsource.com/
• Geometric Framework for Vision I:
http://www.dai.ed.ac.uk/CVonline/LOCAL_COPIES/EPSRC_SSAZ/epsrc_ssaz.html
Matlab (6.1) , en su toolbox de Image Processing además de ofrecer ayuda
acerca de las funciones que contiene explica conceptos de procesamiento de
imágenes

4. 4
¿Qué es la VC?
Conjunto de técnicas para obtener información útil de una o varias
imágenes por medio de un dispositivo electrónico programable

5. 5
Disciplinas afines
PROCESAMIENTO DE IMAGEN
Transformación de una imagen en otra
Objetivo: Calidad de la imagen
VISION POR COMPUTADOR
Extracción de características de una imagen
Objetivo: Información contenida en la imagen
VISION ARTIFICIAL
Aplicación de la VC a la industria
Objetivo: Control de un sistema automático usando información visual

6. 6
Tecnología Multidisciplinar
Mecánica Luminotécnica Ingeniería Industrial
Optica Procesamiento de señal Ingeniería de Software

7. 7
Pasos en un proyecto de VC
Adquisición de imagen
Preprocesamiento
Detección de contornos
Segmentación
Extracción de características
Reconocimiento y localización de objetos
Interpretación de la escena
Actuación en función de la interpretación

8. 8
Indice General
Introducción
Ejemplos
Concepto de imagen
Equipamiento para VC
Iluminación
Opticas
Cámaras
Procesadores
Software
Sistemas Integrados
Modelo de la cámara
Relaciones entre pixels
Dominios de tratamiento de la imagen.
Preprocesamiento
Transformada de brillo
Suavizamiento
Detectores de contorno
Segmentación dirigida a los contornos
Segmentación dirigida a las regiones
Extracción de descriptores
Ejemplo de aplicación
Visión 3D

9. 9
Ventajas e inconvenientes
 Versátil
 Barata
 Información múltiple
 Sin contacto
 Unica alternativa
 Similar humano
 Seguridad
 Inspección uniforme
 Inpección completa
 Incipiente
 Cara
 Respuesta lenta
 Solo escenas simples
 Entornos restringidos
 Iluminación crítica

10. 10
Aplicaciones
Control de calidad
Clasificación
Medición
Guiado de móviles
Control remoto
Diagnosis
OCR
Reconocimiento
Industria
Medicina
Cine y televisión
Seguridad
Aplicaciones militares
Cartografía
Astronomía
Meteorología

11. 11
Mercado de la visión industrial
Cuotas por tipo de aplicación
Metrología
3D
18,1%
Metrología
1D y 2D
37,4%
Guiado
23,8%Inpección
20,6%
1997
1998
1999 2000
2001 2002 2003
945,3
789,9
664,1
562
478,8
411,2
356,6
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
Millonesdedólares
Mercado de visión industrial en Europa
Fuente: Frost & Sullivan

12. 12
La luz
R. electromagnética
Longitud de onda
Propagación rectilínea
Reflexión
Refracción
Interferencia

13. 13
La luz y el color
Color Longitud de onda (nm)
Rojo 760-630
Naranja 630-590
Amarillo 590-560
Verde 560-490
Azul 490-440
Indigo 440-420
Violet 420-380

14. 14
La luz dentro del espectro electromagnético

15. 15
Los vecinos de la luz visible

16. 16
La energía de la luz
E=h*c/λ o equivalentemente E=h*ν
Siendo h la cte. de Planck h=6.523*10-34
Js
Siendo c la velocidad de la luz c=(2.998 x 108 m s-1
)

17. 17
La luz visible
El lumen (lm) es el equivalente
fotométrico al vatio, ponderado
para corresponder con la respuesta
del ojo de un “observador
standard”. 1 watt at 555 nm =
683.0 lumens
El ojo humano es capaz de
detectar un flujo de aprox.10
fotones a una λ= 555 nm; esto se
corresponde con una fuente
radiante de 3.58 x 10-18 W (or J
s-1). Analogamente puede
detectar un flujo mínimo de 214
fotones/s a 450

18. 18
Comportamiento luz: reflexión.
Reflexión:El ángulo entre el rayo
incidente y la normal es igual al que
forman el rayo reflejado y la normal.

19. 19
Comportamiento de la luz: transmisión.
La absorción de la luz por un filtro de cristal depende de su longitud
de onda y del espesor del filtro. La ley de Lambert-Beer (o de
Bouger) establece: log10(τ1) / d1 = log10(τ2) / d2

20. 20
Comportamiento de la luz: refracción
Es la distorsión que sufre la luz cuando atraviesa dos medios de
distintos materiales. Sufre un cambio en velocidad y en dirección
(este último más apreciable).
Sigue la ley de Snell y depende de dos factores, el ángulo de
incidencia del rayo y el índice de refracción del material.
n sin(θ)= n’sin(θ’)

21. 21
Comportamiento de la luz: difracción
Es un fenómeno que también depende de la longitud de onda y se
caracteriza por una desviación cuando la luz pasa junto al borde de
una apertura estrecha. θ=λ/D
Este efecto es despreciable en la mayor parte de sistemas ópticos. Es
un efecto que puede usarse para dividir un rayo compuesto en sus
longitudes de onda.

22. 22
Comportamiento de la luz: interferencia
Cuando dos ondas de luz se sobreponen en fase sus efectos se
suman, cuando lo hacen en contrafase se contraponen.
Los filtros de interferencias usan este efecto para filtrar
selectivamente ondas por su longitud

23. 23
Manipulación de la luz
Difusión
Colimación

24. 24
Perdidas por reflexión (ley de Fresnel)
Cuando la luz incide perpendicularmente sobre una superficie que
separa dos medios distintos se produce una perdida por reflexión.
2 Filtros separados por aire transmiten un 8% menos que si
estuvieran unidos por “cemento óptico” o incluso agua.

25. 25
Manipulación de la luz: espejos

26. 26
La ley de la inversa del cuadrado
Define la relación entre la irradiancia desde una fuente de luz y la
distancia a esa fuente. Establece que la intensidad por unidad de área es
inversamente proporcional al cuadrado de la distancia :
E = I / d2
o también E1 d12
= E2 d22

27. 27
Ley del coseno de Lambert
La irradiancia o iluminancia que cae en una superficie varía con el coseno
del ángulo incidente.

28. 28
Formas de representación
Las coordenadas polares son la mejor manera de representar la
respuesta de un detector respecto al ángulo de la luz incidente Aquí se
muestran 3 curvas

29. 29
Otras representaciones

30. 30
Iluminación
Imprescindible para la correcta toma de imágenes
FUENTE
Incandescencia
Fluorescente
Láser
LED
VENTAJAS
Económica
Alta potencia
Económica
Duración
Coherente
Alta potencia
Flexible
Instantaneidad
INCOVENIENTES
Baja duración
Calor
Frecuencia de red
Baja potencia
Cara
Seguridad
Baja potencia

31. 31
Métodos de iluminación
Difusa
Estructurada
Posterior
Direccional
Otros métodos:
• Polarizada
• Estroboscópica
• En anillo

32. 32
Formación de la imagen
Objeto
(3-D) Detector
(2-D)
A
B
.
.
Luz incidente
Luz reflejada

33. 33
Formación de la imagen
Objeto
(3-D) Detector
(2-D)
A
A’
B
B’
pinhole
. ..
.
Luz incidente
Luz reflejada

34. 34
Formación de la imagen
Modelo pinhole
Uso de lentes
Objeto Detector
A
A’
B
B’
pinhole
A
A’
B
B’
lente(s)
Centro óptico
df

35. 35
Formación de la imagen
Focal Velocidad Resolución Respuesta
Ojo 17 mm 15 fps 337.000 350-780 nm
Cámara 16 mm 25/30 fps 420.000 350-1100 nm

36. 36
Percepción de la luminancia por el ojo.
El ojo humano no responde uniformemente a todas las longitudes de
onda (color).
La respuesta del ojo es más bien logarítmica antes que lineal.
Percibe las diferencias relativas de luminancia igualmente bien.
Puede resolver diferencias relativas del 2% (depende de ciertos
factores).
Las cámaras CCD tienen un comportamiento lineal, que se puede
modificar con una ley exponencial (corrección γ , típicamente 0.4).
Con esta práctica se mejora el contraste de las imágenes para ser
observadas por personas.
γ
EG =