Diapositiva 1

Introduccin a la VisinArtificial

M.Sc Jimmy Alexander Corts

La Vision

1http://bit.do/jacoper

Definicin de VA

La visin por computador (Computer Vision) o Visin Artificial (Artificial Vision) es un campo de la inteligencia artificial el cual procura por el diseo y modelamiento de algoritmos de computadora para que de manera automtica y sin intervencin humana, a travs de medios pticos, obtenga informacin de un objeto o escena sin recurrir al tacto, u otra forma de acceso.3El proceso de visin por computadora puede subdividirse en seis reas principales:Areas principalesrea relacionadas con VA

Control de la Calidad (Frutas)

Las magulladuras en frutas producidas por impactos, vibraciones o compresin, son un problema bastante frecuente que afecta negativamente a la calidad de la fruta, provocando considerables prdidas en su valor.El tejido magullado tiene una reflectancia menor que el normal en el espectro visible y en el infrarrojo cercano (Vis/NIR), entre los 400 y los 1000nm. Sin embargo, investigaciones recientes han determinado que la regin espectral comprendida entre los 1000 y los 1400nm aproximadamente, tambin proporciona informacin til en la deteccin de magulladuras. Control de la Calidad (Piezas)Utilizando estas imgenes y mediante herramientas bsicas de procesado de imagen se identifican los errores y se pueden rechazar piezas defectuosas en tiempos considerablemente rpidos. Utilizando la iluminacin adecuada para cada aplicacin, se resaltan los componentes a verificar pudiendo obtener informacin muy detallada de ellos como lo es la posicin, la orientacin, el nmero de componentes, dimensiones, etc.

Robotica (Soldadura)

La fabricacin de placas de soldadura a medida es una de las aplicaciones ms importantes dentro de la fabricacin de automviles y las altas exigencias de esta industria en trminos de calidad, exigen un control extraordinariamente riguroso y consistente de los cordones de soldadura, durante todas las etapas del proceso productivo.

En las instalaciones ms avanzadas de fabricacin de chasis en la industria automotriz, las tcnicas tradicionales de soldadura por puntos han sido sustituidas por tcnicas de unin por lser, donde lminas prefabricadas (llamadas placas a medida) se unen mediante soldadura por laser y procesos de soldadura fuerte.

Robotica (Automotores)

Desde hace tiempo cientficos estadounidenses y alemanes trabajaban sobre un prototipo de Passat Variant cargado de sensores y de sistemas informticos que le permitan moverse con una cierta autonoma (entiendo autonoma como capacidad de movimiento sin necesidad de ayuda externa, en este caso humana). Este prototipo particip en distintas competiciones para vehculos autnomos, como la Darpa Urban Challenge, y ahora sigue recibiendo entrenamiento Seft parking card

http://www.youtube.com/watch?v=296E57CxNw4http://www.youtube.com/watch?feature=endscreen&NR=1&v=PGHUPciWSEYMedicina

GEOLOGAEn las imgenes macroscpicas pueden utilizarse las regiones para la identificacin de determinados tipos de texturas en vegetales o caractersticas de diferentes reas naturales por su color o el crecimiento de ciertas especies por diferencia de imgenes.

METEOROLOGAEn meteorologa se puede utilizar para de deteccin y prediccin delMovimiento para observar, por ejemplo, la evolucin de ciertas masas nubosas, u otros fenmenos meteorolgicos, a travs de imgenes en el tiempo.

BIOLOGAEn una imagen microscpica se pueden encontrar con abundantes organismos, que mediante tcnicas de segmentacin orientadas a regiones, por ejemplo utilizando una binarizacin, pueden ser aislados para su identificacin mediante las correspondientes propiedades (tamao, excentricidad, color, etc.) o para contar el nmero de microorganismos o clulas presentes en una imagen.

Aplicaciones

La AdquisicinEl proceso de adquisicin de la imagen desde el objeto hasta su ingreso en el procesador, se logra a travs de un dispositivo que debe ser sensible a los cambios de la luz, el cual es una cmara compuesta por elementos fotosensibles que transforman los fotones de la luz en una corriente elctrica. La cmara utilizada en esta etapa no es una anloga tradicional, pues esta tiene que convertir, como mnimo, el cuadro capturado en informacin que sea capaz de manejar el computador.

El Ojo Humano

El ojo funciona como una cmara fotogrfica simple. La lente del cristalino forma en la retina una imagen invertida de los objetos que enfoca y la retina se corresponde con la pelcula sensible a la luz. El enfoque del ojo se lleva a cabo debido a que la lente del cristalino se aplana o redondea; este proceso se llama acomodacin. Clulas del ojo Humano

Espectro electromagntico

Espectro Visible del ojo HumanoEl cerebro, el rgano ms importante de nuestro sentido de la vista, es capaz de detectar la franja del espectro electromagntico comprendida entre los 390 nanometros, en el violeta, y los 780 nanometros, en el rojo. En las longitudes de onda comprendidas entre estos valores se encuentran todos los colores que somos capaces de ver, lo que se conoce como luz visible, no siendo sensibles a longitudes de onda que se encuentren fuera de este rango.

Matriz BayerLos sensores CCD es que son monocromos. En las cmaras a color se coloca delante del sensor una matriz, llamada Matriz de Bayer, siendo cada una de sus celdas sensible a uno de los tres colores bsicos rojo, verde y azul (RGB en ingls) cuyas mezclas darn el resto de la gama de colores.

En 1976 Bryce Bayer, de la Kodak, cre la matriz de filtros que lleva su nombre. Los pxeles, de este modo, slo reciben una parte de la luz y son capaces de interpretar el color. Por esta innovacin, presente en la gran mayora de las cmaras digitales ha recibido este ao el premio anual de la Royal Photographic Society inglesa al desarrollo tecnolgico.Matriz BayerLa cantidad de celdas sensibles a cada color en la matriz de Bayer no debe ser la misma para cada color RGB. Debe existir un mayor nmero de celdas sensibles al verde para que la imagen tenga unos colores que a reales. Por este motivo, la asignacin de colores a las celdas de la matriz de Bayer se establece en un 50% para el verde, y de un 25% tanto para el rojo como para el azul.

Conversin Bayer (Demosaicing)

Es el proceso mediante el cual se convierte la imagen a sus colores reales a partir de las capas del filtro BayerCmara Digital

Muestreo

Muestro y Cuantizacin

Cuantizacin EspacialCuantizacin

Cuantizacin color

256

128

64

32

16

8Quin es?Cuantizacin

4

2Cuantizacin color

Imgenes de filtro BayerImgenes de filtro Bayer

Matriz Bayer GeneralMatriz Bayer de intensidadMatriz Bayer RojaMatriz Bayer VerdeMatriz Bayer AzulImagen ReconstruidaExisten complejos algoritmos que permite la reconstruccin de la imagen desde la simple interpolacin hasta redes neuronales y el tratamiento Wavelet.

Referencias Importantes: http://www.unc.edu/~rjean/demosaicing/demosaicing.pdfhttp://www.thedailynathan.com/demosaic/index.php?image=raw.pnghttp://research.microsoft.com/en-us/um/people/lhe/papers/icassp04.demosaicing.pdf

Primera cmara fotogrfica

El honor de la primera cmara al primer fotgra que fue Joseph-Nicphore Nipce en 1826, utilizando una cmara hecha de madera fabricada por Charles y Vincent Chevalier en Pars. Sin embargo, aunque se considera oficialmente que ste fue el nacimiento de la fotografa, la invencin de la cmara puede ser rastreada mucho antes. Pero no fue hasta la invencin de la fotografa moderna que se pudieron preservar las imgenes tomadas por esas cmaras, mientras tanto se tenan que dibujar manualmente las fotografas para conservar la imagen capturada por ellas. Foto ms antigua de un GrabadoPese a que la fotografa superior es considerada por muchos como la oficial, parece ser el dato no es del todo cierto, ya que dos aos antes, en 1825, el propio Nipce conseguira una imagen fija de un grabado del siglo XVII en la que aparece un hombre tirando de un caballo.

Foto ms Antigua

Es la ms antigua conservada hasta el momento. Se trata de una toma realizada en 1827 con una cmara oscura por Joseph Nipce, inventor francs que vivi entre los aos 1765 y 1833.La toma fue realizada desde la ventana de su casa en Le Grass (Francia), se realiz en ocho horas utilizando un precursor de la cmara llamado camera obscura.Foto a Color ms Antigua

El fsico escocs J. C. Maxwell es famoso por reunir en los aos 1870 las llamadas ecuaciones de Maxwell, en las que se resumen las leyes bsicas de la electricidad y el magnetismo. Sin embargo, Maxwell tambin fue pionero de la fotografa en color, siendo el autor de la primera fotografa en color de la historia, esta fotografa es de sorprendente calidad y form parte de su tesis doctoral. La fotografa todava puede verse en la Universidad de Cambridge, donde estudi.

Base Tricromtica RGB

Los resultados fueron un tanto decepcionantes para Maxwell y su colaborador Thomas Sutton, sin embargo, se merecen el crdito por sentar las bases de la fotografa en color tricromtica, denominada ms tarde como RGB.Mezclador de colores de Maxwell

Primera cmara comercial

El primer daguerrotipo comercial del mundo, el precedente de las modernas cmaras de fotografa, se vendi hoy en subasta en Viena al estratosfrico precio de 732.000 euros y se convirti as en la cmara ms cara del mundo y de la historia.Esta es la primera cmara comercialmente producida. Fue creada en 1839 siguiendo el diseo de Louis Daguerre por su cuado Alphonse Giroux, explic a Efe Martin Reinhart, responsable de subastas de la galera fotogrfica vienesa Westlicht.Standards Electronic Automatic Computer (SEAC)

Procesamiento de imgenes por computador comenz en el National Bureau of Standards (NBS) en 1957. El comienzo de procesamiento de imgenes y la construccin del equipo de la computadora de la National Bureau of Standards Electronic Automatic Computer (SEAC) hizo posible los experimentos que condujeron al procesamiento de las imgenes. La SEAC, fue la primera computadora electrnica con un programa almacenado internamente en el Gobierno de los Estados Unidos. Fue el primero de los tres equipos construidos en NBS.Primer Scaner

http://museum.nist.gov/panels/seac/EARLIEST.HTMRussell Kirsch

La primera fotografa digital data de 1957, cuando Russell Kirsch hizo una imagen digital de 176 176 pxeles mediante el escaneo de una fotografa de su hijo de tres meses de edad. La baja resolucin era debido al hecho de que la computadora que usaron no era capaz de almacenar ms informacin.Primera Fotografa Digitalhttp://museum.nist.gov/panels/seac/SCANNER.HTM

https://www.youtube.com/watch?v=Gy6vJbvaTDQFirst Digital Photograph Ever Madehttps://www.youtube.com/watch?v=lF0TA9O3Dc8Primera cmara DigitalLa primera cmara digital se cre en 1975, aunque los sensores digitales haban estado siendo probados desde aos antes. Su desarrollador fue un tcnico de Kodak, Steve Sasson. La cmara tena unas dimensiones considerables y una resolucin de 100 X 100 Pxeles (0.01 megapixels); guardaba fotos en blanco y negro sobre cinta magntica, para lo cual necesitaba 23 segundos.

http://vimeo.com/22180298http://www.megapixel.co.il/english/archive/35884http://www.youtube.com/watch?v=JX8jm1pqPyohttp://www.youtube.com/watch?v=wfnpVRiiwnMSteven J. Sasson (nacido el 04 de julio 1950 en Brooklyn, New York), es un ingeniero elctrico estadounidense y el inventor de la cmara digital. Sasson graduado en el Instituto Politcnico Rensselaer en ingeniera elctrica en 1972.

Primera cmara Digital

Estas imgenes no se podan ver en la propia cmara sino que haba que colocar el casete en un reproductor tambin diseado especficamente por Steve Sasson y sus compaeros que converta la imagen de 100 a 400 lneas mediante interpolacin y generaba una seal estndar NTSC que permita verla en un televisor.Primera cmara digital comercial

La primera cmara fotogrfica digital verdadera que registraba imgenes en un archivo de computadora fue el modelo DS-1P de Fuji, en 1988, que grababa en una tarjeta de memoria interna de 16 MB y necesitaba una batera para mantener los datos en la memoria (No vendida en Estados unidos).. Primera cmara digital comercialLa primera cmara fotogrfica digital disponible en el mercado fue la Dycam Model 1, en 1991, que tambin fue vendida con el nombre de Logitech Fotoman, al cual grababa digitalmente las imgenes, y dispona de un cable de conexin para descarga directa en la computadora. Las fotos eran a blanco y negro de 320 por 240 pixels con solo un meg de RAM. Costaba $980 dlares.!

Foto con ms Gigapixeles (2010)http://www.dresden-26-gigapixels.com/dresden26GP

Foto con ms Gigapixeles (2011)http://70gigapixel.cloudapp.net/

Foto con ms gigapixeles (2011)http://www.shanghai-272-gigapixels.com/

Qu hace laboriosa la visin por Computadora?

Quin es?

Percepcin y reconocimiento

Gonso

Rene

Quin es?Percepcin y reconocimiento

Qu se ve en el cuadro?

Salvador Dal pint en 1976 "Gala contemplando el mar Mediterrneo la cual se convierte en el retrato de Abraham Lincoln vista desde 30 metros. Qu se ve en las fotos?

Cmo son las lneas?

Qu ve en el dibujo?

Qu ve en el dibujo?

Qu ve en el dibujo?

Qu ve en el dibujo?

Qu animales se ven en la fotografa?

Cuntas vacas hay en la fotografa?

Reconocimiento de PatronesUna capacidad humana tpica es el reconocimiento de patrones en el mundo que nos rodea. Constituye la base de cada una de las ciencias naturales: las leyes de la fsica, la descripcin de las especies en la biologa, o el anlisis de la conducta humana; todos ellos se basan en ver patrones. Tambin la vida diaria el reconocimiento de patrones juega un papel importante

Se hace tan a menudo y con tan poca idea de que la mayora de las personas nunca se detienen a pensar acerca de lo importante que es. Las personas pueden leer, escribir, reconocer voces, tiempo tabla, predecir el futuro y el pasado inferir todo por su habilidad innata para reconocer patrones.

Una vez establecidos los patrones, aprendido de algunos ejemplos o de un maestro, somos capaces de clasificar nuevos objetos o fenmenos en una clase de patrones conocidos.

Hacer PrediccionesLos pueblos antiguos conocan los aos, meses y estaciones reconociendo los patrones de clima y la luna que se repiten cada ao; por ejemplo, despus de un tiempo determinado de tiempo fro, el clima se torna ms clido durante unos meses, luego se enfra y el proceso comienza de nuevo.

Patrones

Patrones

Patrones

Patrones

Patrones

Patrones (Ojo de Dios Nebulosa de la Hlice)Qu es?

Qu es?

Qu es?

Patrones

Patrones ( Osa mayor)

Qu es una silla?Donde est el pajarito?

Es una foto?

Alyssa Monks- Pintora Es una pintura?

ron-mueck - EscultorEs una escultura?Es un dibujo por computador

Es un dibujo?

Es una fotografa con tratamiento digital