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Introducción a la Visión por Computador
Introducción a la Visión por Computador
Universidad de Oviedo
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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
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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
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¿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
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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
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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
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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
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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
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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
)
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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
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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
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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’)
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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
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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.
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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
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Ley del coseno de Lambert
La irradiancia o iluminancia que cae en una superficie varía con el coseno
del ángulo incidente.
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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
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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
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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
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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
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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
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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 =
Editor's Notes
La sensación de color es un fenómeno de interacción entre la radiación luminosa y el ojo humano.
Si un ojo fuera estimulado con una radiación pura de 500 nm esta luz se percibiría como verde
.
El índice de refracción también depende de la longitud de onda, así la luz azul se refracta más que la roja. Esto permite a los prismas separar el espectro
