Curso Visión Artificial Aplicaciones San Luis 20 al 30 de Junio 2006

Transcripción

1 Curso Visión Artificial Aplicaciones San Luis 20 al 30 de Junio 2006

2 Contenidos / Programa PARTE I (Guarnes-Guerrero- Petrino) Introducción y Fundamentos de Procesamiento de Imágenes Mejoramiento de Imágenes en el dominio Espacial Procesamiento Morfológico de Imágenes 2

3 Contenidos / Programa PARTE I (cont.) Segmentación de Imágenes Representación y Descripción Computación Gráfica. Se limita a imágenes en niveles de gris en 2D. 3

4 Contenidos / Programa PARTE II (Campoy) Marco General de las Técnicas de Visión Artificial Aplicaciones de la Visión por Computador en la Robótica y la Automatización. Reconocimiento de Patrones en Visión por Computador 4

5 Contenidos / Programa PARTE II (Cont.) Reconocimiento de Patrones en Visión por Computador (2) Proyectos en Visión por Computador en el DISAM-UPM Compresión de Imágenes. 5

6 Contenidos / Programa LABORATORIOS (Kiessling ) Procesamiento de Imágenes usando Matlab 5 Labs. PROYECTO FINAL Proyecto individual. 6

7 Bibliografía Libro de guía para la Primera Parte "Digital Image Processing Rafael C. Gonzalez and Richard E. Woods, Prentice Hall, da.Edic. "Digital Image Processing using Matlab Gonzalez-Woods-Eddins Pearson Prentice Hall

8 Bibliografía Otros libros Machine Vision. Jain, Kasturi, Schunck. Visión por computador. Digital Image Processing. Prat. Fundamentals of Digital Image Processing. Jain. 8

9 9 Cronograma tentativo Proyectos en Disam. O compresión. Reconocimient o Reconocimiento Aplicaciones Técnicas de Visión REPRESENT. Y DESCRIP. SEGMENT. PROCES. MORFOLOG MEJORAMIENTO ESPACIAL FUNDAMENT. VIERNES 30 JUEVES 29 MIERCOLES 28 MARTES 27 LUNES 26 Propuest. Proyectos LAB5 LAB4 LAB3 LAB2 COMPUT. GRAFICA PARTIDO ARG. LAB1 SABADO 24 VIERNES 23 JUEVES 22 MIERCOLES 21 MARTES 20

10 INTRODUCCION Qué es Procesamiento de Imágenes? El PI es una parte de DSP. Cuyo objetivo es Mejorar la calidad de una imagen para la percepción humana y/o Procesamiento para almacenamiento, transmisión, representación, para la interpretación por computadora. 10

11 INTRODUCCION Imagen = f(x,y) x, y coordenadas espaciales f intensidad o nivel de gris en (x,y) Para valores discretos de f,x,y; imagen digital. DIP es el procesamiento de imágenes digitales con computadoras digitales. Los elementos de la imagen (picture elements) se llaman pixels. 11

12 INTRODUCCION Hay distintos términos para referirse a campos que a veces se superponen Procesamiento de Imágenes, Análisis de Imágenes ( Image Analysis o Image Understanding), Visión artificial, Visión de máquinas. No hay límites bien definidos para estos campos o términos. 12

13 INTRODUCCION Para tener alguna idea, se suele decir ( aunque no todos coinciden) que en procesamiento de imágenes, se transforma una imagen en otra imagen. En vision de máquinas o vision artificial, el énfasis está en recuperar información automáticamente, con una interacción mínima con el ser humano. 13

14 INTRODUCCION Computación gráfica es la síntesis de imágenes y visión artificial es el análisis de imágenes En inteligencia artificial, se analizan escenas a partir de una representación simbólica de la escena, obtenida después de procesar imágenes de la escena. 14

15 INTRODUCCION NO hay pues una división clara, porque muchas operaciones sobre imágenes, consideradas en procesamiento de imágenes, no terminan en otra imagen sino en una característica de la imagen. 15

16 INTRODUCCION No obstante algunos autores presentan el siguiente cuadro. Entrada/Salida Imagen Descripción Imagen Procesamiento de Imágenes Visión por computador Descripción Computación grafica Inteligencia Artificial 16

17 INTRODUCCION Gonzalez propone clasificar según: los niveles de los procesos computacionales implicados: procesos de nivel bajo, medio y alto. Bajo Nivel: procesos caracterizados porque las entradas y salidas son imágenes: (preprocesamiento, reducción del ruido, mejoramiento del contraste) 17

18 INTRODUCCION Nivel Medio: implica tareas tales como segmentación ( particionar una imagen en regiones u objetos), descripción de objetos para reducirlos a una forma tal que se puedan procesar y clasificar los objetos individuales ( reconocimiento ). Generalmente las entradas son imágenes y la salida atributos extraídos de las mismas (por ej. Bordes, contornos, o la identificación de los objetos). 18

19 INTRODUCCION Alto nivel: implica descubrir el sentido de una imagen, como una conclusión más general, un análisis de la escena. 19

20 INTRODUCCION También se utiliza en visión, la geometría computacional. Geometría computacional: Soluciones computacionalmente eficientes a problemas geométricos 20

21 APLICACIONES Aplicaciones en la industria y automatización se verán en 2da semana. Algunos Ejemplos de campos donde se aplica el Procesamiento de Imágenes se dan a continuación. 21

22 APLICACIONES Campos que usan PI, clasificados según las fuentes de las imágenes 1- Radiaciones del Espectro electromagnético 2- Acústicas 3- Ultrasónicas 4- Electrónicas (microscopio electrónico) 5- Computadora (imágenes sintetizadas usadas para modelos y visualización.) 22

23 APLICACIONES 1- Radiaciones en el Espectro electromagnético. Las bandas estan agrupadas por energía por fotón: Rayos Gama, rayos X, Ultravioleta, Visible, Infrarrojo, microondas y ondas de radio 23

24 Rayos Gamma Aplicaciones en medicina nuclear y Astronomía. a) Huesos (radioisótopo que emite rayos gama). b) PET (radioisótopo emite positrones y al combinarse con electrón emite rayos gama ) c) Explosión de una estrella en la constelación de Cygnus (radiación natural). d)radiación gama proveniente de una válvula de un reactor nuclear. 24

25 Rayos x Aplicaciones en diagnóstico Médico a). Radiografía del torax b) Angiografía de aorta (Se inyecta via cateter una sustancia que mejora el contraste) c)slice de TAC de cabeza (tomografía axial computarizad). Aplicaciones en la industria d)radiografía de circuito impreso para detectar componentes faltantes y pistas cortadas. Aplicaciones en Astronomía e) Imagen del anillo de Cygnus, por emisión de rayos x. 25

26 Ultravioleta Aplicaciones en Microscopia con Fluorescencia. (Fluorescence Microscopy) Cuando radiación de luz ultravioleta choca con un átomo de material fluorescente, emite luz visible (roja). Se usa para estudiar materiales fluorescentes o que se los hace fluorescentes tratados con químicos. a) grano de maiz. b) grano infectado con hongos. 26

27 Visible e Infrarrojo Aplicaciones en Microscopía Farmaceutica. a)taxol (agente anticancerígeno) 250x. b)colesterol 40x Microinspección y caracterización de materiales c) Integrado (microprocesador 60x) d)película de Niquel Oxido. 600x. e)superficie de un CD de audio, 1750 x. f)superconductor orgánico 450x 27

28 Visible e Infrarrojo Sensado Remoto Aplicaciones para monitorear condiciones meteorológicas y ambientales, poblacionales. Según la banda es la información que proporcionan. 28

29 Visible e Infrarrojo Sensado Remoto Imágenes del area de Washing DC, según areas temáticas de tabla anterior. 29

30 Visible e Infrarrojo Observación y pronóstico meteorológico Imagen multiespectral del Huracan Andrew 30

31 Visible e Infrarrojo Imágenes infrarrojas del mundo generadas por un sistema montado sobre un satélite meteorológico y de Defensa, permiten obtener distintos datos sobre distribución de población, consumo de energía electrica, etc 31

32 Campos.) 32

33 Visible e Infrarrojo Industria: inspección Automática de productos y alimentos a) Circuito impreso, inspección de partes faltantes.(cuadrado negro falta del c.i.) b). Inspección de medicamentos, faltantes de pildoras. c) Detección de botellas semillenas. d). Burbújas en pláticos. e). Cereal : inspección del color y presencia de anormalidades en el cereal, por ejemplo, quemado. f).lentes: inspección de lentes para implante,(iluminación con luz estructurada facilita detección de deformaciones) 33

34 Visible e Infrarrojo Industria: inspección Automática de productos y alimentos a) Circuito impreso, inspección de partes faltantes. b). Inspección de medicamentos, faltantes de pildoras. 34

35 Visible e Infrarrojo Industria: inspección Automática de productos y alimentos c) Detección de botellas semillenas. d). Burbújas en pláticos. 35

36 Visible e Infrarrojo Industria: inspección Automática de productos y alimentos e). Cereal : inspección del color y presencia de anormalidades en el cereal, por ejemplo, quemado. f).lentes: inspección de lentes para implante,(iluminación con luz estructurada facilita detección de deformaciones) 36

37 Visible e Infrarrojo Campo Legal a). Huellas dactilares, busqueda automática en bases de datos, de posibles matches. (b) Billetes Cuenta automática de billetes,, lectura del número de serie, para rastreo de billetes. (c) y (d) Lectura automática de patentes 37

38 Microondas Imágenes en la Banda de las Microondas: La aplicación principal es el radar. A pesar del clima o condiciones de iluminación permite obtener datos de cualquier región. El radar provée su propia iluminación (pulsos de microondas) y capta por medio de una antena luego una computadora procesa. En una imagen de radar sólo se puede ver la energía de microonda reflejada de vuelta a la antena. Es la única forma de explorar regiones de la superficie de la tierra inaccesibles. 38

39 Microondas Imagénes en el sudeste del Tibet. Notar la claridad y detalle de la imagen, las nubes y otras condiciones atmosféricas normalmente interfieren con las imágenes en el campo visual. 39

40 Banda de Radio Imágenes en la Banda de Radio Se usan en medicina y astronomía. En medicina se usan en Resonancia Magnética. Imagen de una sección de un paciente. (cualquier plano) (a)rodilla (b) columna 40

41 APLICACIONES Hasta aquí: 1- Radiaciones del Espectro electromagnético Ahora veamos: 2- Acústicas 3- Ultrasónicas 4- Electrónicas (microscopio electrónico) 5- Computadora 41

42 2.Acústicas En exploraciones Geológicas : Se usa el sonido en el espectro bajo del sonido, 100Hz. Para exploraciones de minerales y petróleo. Se generan vibraciones acústicas de hasta 100Hz sobre la tierra y la velocidad e intensidad de las ondas que retornan dependen del suelo. Esta información es analizada luego por una computadora y se generan imágenes del análisis resultante. 42

43 2.Acústicas Imagen de una sección de un modelo del suelo, la flecha apunta a un estrato de hidrocarburo. 43

44 3.Ultrasonido: Se usa en la industria y en medicina. El sistema de ultrasonido trasmite pulsos de frecuencias de 1 a 5 MHz. Las distancias e intensidades de los ecos permiten formar una imagen. 44

45 3.Ultrasonido: a) y b) Bebe c)tiroides d) Capas musculares mostrando lesión. 45

46 4.electrónicas Los microscopios Electrónicos usan un haz de electrones para iluminar el objeto. Hay dos tipos TEM (Transmision Electron Microscope); y SEM (Scanning Electron Microscope). Magnificación x o más 46

47 4.electrónicas a) Imagen 250x de un filamento de tungsteno después de una rotura por temperatura. b) Imagen 2500 x de un circuito integrado con falla en conec. 47

48 5.Por Computadora: a) y b) Fractales (imágenes generadas usando un patrón o modelo de acuerdo a ciertas reglas matemátic as) c) y d) modelos en 3D. 48

49 PASOS EN IP 49

50 Componentes de un Sistema de PI 50