Introducción a la Visión Artificial. Introducción a la Visión Artificial. Historía de la óptica

Transcripción

1 Introducción a la Visión Artificial Aristóteles: Visión es saber que hay y donde mediante la vista Los humanos prefieren el procesamiento de imágenes Introducción a la Visión Artificial Extracción de características de las imágenes Marr: Visión es un proceso que produce a partir de imágenes del mundo exterior una descripción útil para el observador y no tiene información irrelevante Historía de la óptica Euclídes: cono visual Epicuro: radiación Ptolomeo: reflexión y refracción Al-Kindi: armonización de la fisiología con la óptica geométrica 1

2 Corpuscular & ondulatoria Descartes Huygens Hooke Maxwell Newton Einstein La naturaleza de la luz Dualidad de teoria: corpuscular-onda. Propagación -> onda Interacción con la materia ->corpuscular La luz no requiere un medio conductor Dos ondas vectoriales fc/λ Espectro visible Fuentes de luz Distribución espectral de la energía radiada, f(λ) h c Onda corta mayor energía Q h f λ Energía radiada por una fuente depende de su temperatura E SB K T 2

3 Ejemplo 1.1 Cuál es el flujo de fotones por segundo, Π, de un laser de DVD con una potencia de 5µW emitiendo con una longitud de onda de 650 nm? h c Q λ J Π P Q fotones/s Ejemplo 1.2 La iluminación medida por un pirómetro óptico en un pequeño agujero de un horno es de 22.8 W/cm2. Cuál es la temperatura interna del horno? W/ m E KSBT T 11K W/ m K 1 Interacción con la materia (1/2) Flujo luminoso Φ f ( λdλ ) 0 Intensidad luminosa Interacción con la materia I d Φ dω Φ INCIDENTE Φ TRANSMITIDA + Φ ABSORBIDA + Φ REFLEJADA Iluminación incidente d Ei Φ i da 3

4 Ejemplos de luminarias Ejemplo 1.3 Un relé es controlado por una célula fotoeléctrica. Ésta tiene una abertura de 15 mm x 0 mm y requiere al menos un flujo mínimo de 0.3 mw. A que distancia máxima se pondrá un emisor puntual que tiene como intensidad 1 W/sr? E d max I E 1.1m 3 0.5W/ m 2 Ejemplo 1. Cuál es la potencia del Sol, si se sabe que la luz tarda 8 minutos en llegar a la Tierra y la radiación incidente en la Tierra es de 1kW/m2?. Y la temperatura del Sol, si el radio es de m? I E d Φ πi W 8 2 ( ) W sr E Φ W/ m W/ m E K T T K R SB W/ m K π 1

5 Interacción con la materia (2/2) Radiación radiada Distribución reflejada d 2 Φ L dacosθ dω F r r ( θ, θ, φ ) r i r r L ( θ, θ, φ ) Ei ( θi ) r i r r Magnitud física Símbolo Unidad en S.I. Unidades derivadas del S.I. Flujo luminoso Φ W Lumen(Cd sr) Intensidad luminosa I W sr -1 Candela (Cd) Iluminación E W m -2 Lux(Lumen/m 2 ) Radiación luminancia o L W m -2 sr -1 Cd/m 2 Visión humana versus artificial(1/3) Oido (3 10 ), vista ( ) número de terminaciones nerviosas Ojo (sensor), cerebro (procesador) Ojo-óptica: córnea, iris, cristalino Ojo-sensor: retina (fóvea y mácula) Visión humana versus artificial(2/3) Conos y bastones Color : sensibilidad a las longitudes de onda (S,M,L) Respuesta espectral Refracción de la luz 5

6 Visión humana versus artificial(3/3) Cortex visual (Jerarquico) Sistema humano: Mejor reconocimiento de objetos. Mejor adaptación a situaciones imprevistas. Utilización de conocimiento previo. Mejor en tareas de alto nivel de proceso. Sistema artificial: Mejor midiendo magnitudes físicas. Mejor para la realización de tareas rutinarias. Mejor en tareas de bajo nivel de proceso. Escena estructurada o no estructurada Oclusiones Sombras Objetos no previstos Iluminación constante Similar escena Todos los objetos son previsibles Configuración básica de un sistema de Visión Artificial Iluminación Captación Adquisición Procesamiento Periféricos 6

7 Etapas básicas(1/2) Catenaria Detector de Canny rho (pixeles desde el centro) Espacio de líneas theta (grados) Etapas básicas(1/2) Disciplinas relacionadas Fotografía y Óptica Procesamiento Reconocimiento Computación Gráfica Tikhonov,HiperSuperficie,Perona,TV;Geman,Gilboa,Pollak,Green 7

8 Aplicaciones Visión Artificial Inspección de productos (papel, aluminio, acero,...) Astronomía Exploración del Espacio Control de calidad Robótica Identificación de piezas Etiquetados (fechas de caducidad,...) Inspección de circuitos impresos Control de calidad de los alimentos (naranjas,...) Control de soldaduras Guiado de robots (vehículos no tripulador) Control de cheques, Reconocimiento de inspección de caracteres textos,... Matrículas de coches Control de tráfico Tráfico viario Meteorología Predicción del tiempo Interpretación de fotografías aéreas Agricultura Control de plantaciones Biomédicas Análisis de imágenes de microscopía ( virus, células, proteinas ) Resonancias magnéticas, tomografías, genoma humano Militares Seguimiento de objetivos Vigilancia por satélites 8

9 Cuestiones de Introducción a la VA 1. Teoría dual de la luz. 2. Flujo luminoso, intensidad lumínica, iluminación y radiación. 3. Temperatura de color.. Visión fóvea y visión periférica. 5. Comparación entre la visión humana y la artificial. 6. Arquitectura física de un sistema de Visión Artificial. 7. Etapas que se aplican en un proyecto de Visión Artificial. 8. Disciplinas relacionadas con la Visión Artificial. 9. Aplicaciones y áreas en las que trabaja la Visión Artificial. 9