Universidad Autónoma de Guerrero Unidad Académica de Ingeniería. Visión por Computadora 1. Contenido. Presentación. Qué es visión?

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1 Contenido Visión por computadora: Introducción Eric Rodríguez Peralta Maestría en computación Plan 2003 Presentación Qué es visión? Psicología de la percepción visual Formación y representación de la imagen Modelos de color Digitalización de imágenes Elementos de un sistema de visión 15/04/07 erodriguez@uagro.mx page 2 Presentación Qué es visión? Algunas ideas Eric Rodríguez Peralta erodriguez@uagro.mx 15/04/07 erodriguez@uagro.mx page 3 15/04/07 erodriguez@uagro.mx page 4 erodriguez@uagro.mx 1

2 Qué es visión? Qué es visión computacional? Es saber que hay y dónde mediante la vista, (Aristoteles). Visión es recuperar de la información de los sentidos (vista) propiedades válidas del mundo exterior, (Gibson). Proceso que a partir de imágenes del mundo externo produce una representación útil al observador y no está ensombrecida por información irrelevante, (David Marr). Estudio de procesos que permiten reconocer y localizar objetos en el ambiente mediante el procesamiento digital de imágenes, para entenderlos y construir máquinas con capacidades similares. 15/04/07 erodriguez@uagro.mx page 5 15/04/07 erodriguez@uagro.mx page 6 Procesamiento Digital de Imágenes Ejemplo PDI Procesamiento Remover defectos Corregir problemas de desenfoque Mejorar ciertas propiedades (color, contraste, etc.) Agregar colores falsos a imágenes monocromáticas 15/04/07 erodriguez@uagro.mx page 7 15/04/07 erodriguez@uagro.mx page 8 erodriguez@uagro.mx 2

3 Visión computacional Ejemplo VC Descripción: Área = 17.5 cm 2 Perímetro = 15.1 cm %R = 0.80 %G = 0.65 %B = 0.31 Visión Determinar la identidad y localización de objetos en una imagen Construir una representación 3D de un objeto Analizar un objeto para determinar su calidad, Descomponer una imagen u objeto en diferentes partes 15/04/07 erodriguez@uagro.mx page 9 15/04/07 erodriguez@uagro.mx page 10 Fotogrametría Rectificación y métrica 15/04/07 erodriguez@uagro.mx page 11 15/04/07 erodriguez@uagro.mx page 12 erodriguez@uagro.mx 3

4 Recconstrucción 3D Robótica guiado de robots industriales navegación de robots móviles 15/04/07 page 13 15/04/07 page 14 Control de calidad Control de calidad de comida Inspección de circuitos impresos Inspección de cristales Inspección de llenado de botellas Verificación de etiquetas Agricultura Interpretación de imágenes aéreas Análisis de plantaciones: crecimiento, enfermedades 15/04/07 page 15 15/04/07 page 16 4

5 Biomedicina Análisis de imágenes médicas (rayos x, ultrasonido) Análisis de sangre Control de tráfico Identificación de matrículas de vehículos Control de tráfico diario 15/04/07 page 17 15/04/07 page 18 Seguridad e identificación Vigilancia de edificios Detección de explosivos por rayos X Identificación automática de huellas dactilares Reconocimiento de caras Interpretación de escritura y dibujos Análisis de imágenes de microscópios y telescópios Compresión de imágenes para transmisión y almacenamiento Interfaces Humano Computadora militares Detección y seguimiento de objetivos (video Khep) Análisis del terreno 15/04/07 erodriguez@uagro.mx page 19 15/04/07 erodriguez@uagro.mx page 20 erodriguez@uagro.mx 5

6 Psicología de la percepción El ojo humano Iris Pupila Esclerótica Membranas que cubren el ojo: Cornea y esclerótica Coroide Cuerpo ciliar Iris Retina Fóvea Nervio óptico (Punto ciego) 15/04/07 erodriguez@uagro.mx page 21 15/04/07 erodriguez@uagro.mx page 22 El ojo humano El punto ciego Luz Conos Bastones ~6-7 millones muy sensibles al color Visión fotópica ~75 50 millones sensitivos a bajos niveles de iluminación Visión escotópica 15/04/07 erodriguez@uagro.mx page 23 15/04/07 erodriguez@uagro.mx page 24 erodriguez@uagro.mx 6

7 Fotoreceptores: Conos y Bastones Distribución de conos y bastones 15/04/07 erodriguez@uagro.mx page 25 15/04/07 erodriguez@uagro.mx page 26 Formación de la imagen en el ojo El ojo como una cámara fotográfica 15/04/07 erodriguez@uagro.mx page 27 15/04/07 erodriguez@uagro.mx page 28 erodriguez@uagro.mx 7

8 Problemas de percepción visual Bandas de Mach La visión humana no se emula por que el conocimiento es disjunto, especulativo y escaso La visión humana es adecuada para cietas tareas pero no es infalible Ilusiones, ambigüedades e inconsistencias 15/04/07 erodriguez@uagro.mx page 29 15/04/07 erodriguez@uagro.mx page 30 Contraste simultáneo Contraste simultáneo 15/04/07 erodriguez@uagro.mx page 31 15/04/07 erodriguez@uagro.mx page 32 erodriguez@uagro.mx 8

9 Ilusiones Ambigüedades 15/04/07 page 33 15/04/07 page 34 Inconsistencias Formación de la imagen 15/04/07 page 35 15/04/07 page 36 9

10 Transformación perspectiva Proyección perspectiva R f I y (X,Y,Z) i C f z y x (x,y,z) (x,y) Lente y f Y F Z (x,y) z x f X F Z 15/04/07 erodriguez@uagro.mx page 37 15/04/07 erodriguez@uagro.mx page 38 Proyección ortográfica Imágenes binoculares Y Y Y y Y' Y'' z d -Z F d f -z 15/04/07 erodriguez@uagro.mx page 39 15/04/07 erodriguez@uagro.mx page 40 erodriguez@uagro.mx 10

11 Representación de la imagen Qué vemos? z I f x, y Monocromática La luz es la parte visible de la radiación electromagnética La radiación electromagnética es una forma de energía radiada en forma de onda p x, y x y Color f x, y f r x, y, f g x, y, f b x, y 15/04/07 erodriguez@uagro.mx page 41 15/04/07 erodriguez@uagro.mx page 42 EEM y espectro visible Qué es el color? Es una sensación interpretación por el cerebro de la recepción de frecuencias electromagnéticas en la retina Tres componentes: RGB Conos Rojos (baja frecuencia) Verdes (media frecuencia) Azules (alta frecuencia) A Z U L V E R D E R O J O /04/07 erodriguez@uagro.mx page 43 15/04/07 erodriguez@uagro.mx page 44 erodriguez@uagro.mx 11

12 Percepción del color Reflectancia La luz incidente depende de 3 factores Fuente lumínica Geometría Propiedades del objeto F o F p f D A ñ 15/04/07 erodriguez@uagro.mx page 45 15/04/07 erodriguez@uagro.mx page 46 Colores primarios y secundarios Modelo RGB Aditivo Red Green Substractivo White Blue 15/04/07 erodriguez@uagro.mx page 47 15/04/07 erodriguez@uagro.mx page 48 erodriguez@uagro.mx 12

13 Modelo RGB Modelo CMYK 15/04/07 page 49 15/04/07 page 50 Modelo HSI (perceptual) Modelo HSI (perceptual) El color es un aspecto importante en la percepción visual. Tres atributos son aplicados a la percepción del color: Hue:El témino correcto para describir un color por su nombre Saturation: El término utilizado para describir la cantidad de pureza o proporción de color cromático puro en la percepción Brightness/Intensity: El grado de intensidad de una fuente de luz. H I S 15/04/07 erodriguez@uagro.mx page 51 15/04/07 erodriguez@uagro.mx page 52 erodriguez@uagro.mx 13

14 Digitalización de imágenes Muestreo s(t) (0,0) Eje x t s(t) Eje y t Frecuencia de muestreo > 2 veces la máxima frecuencia a muestrear. 15/04/07 erodriguez@uagro.mx page 53 15/04/07 erodriguez@uagro.mx page 54 Elementos de un sistema de visión S I S T E M A D E V I S I Ó N C O M P U T A D O R A F R A M E G R A B B E R C P U M A / D M C P U D / A 15/04/07 erodriguez@uagro.mx page 56 erodriguez@uagro.mx 14