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

2

Corpuscular & ondulatoria

Descartes Huygens

Hooke

Maxwell

NewtonEinstein

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� f=c/λ� Espectro visible

� Distribución espectral de la energía radiada, f(λ)� Onda corta mayor energía

� Energía radiada por una fuente depende de su temperatura

Fuentes de luz

λ

chfhQ

⋅=⋅=

4TKE SB=

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?

Jch

Q 19

9

834

10310650

1031063.6 −

−

−

⋅=⋅

⋅⋅⋅=

⋅=

λ

fotones/s1067.1103

105 13

19

6

⋅=⋅

⋅==Π

−

−

Q

P

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?

KKmW

mWTTKE SB 1414

/107.5

/108.22 4

1

428

24

4 =

⋅

⋅=→=

−

Interacción con la materia (1/2)

� Flujo luminoso

� Intensidad luminosa

� Interacción con la materia

� Iluminación incidente

( )∫∞

=Φ0

λλ df

Id

d=

Φ

ω

REFLEJADAABSORBIDAATRANSMITIDINCIDENTE Φ+Φ+Φ=Φ

Ed

dAi

i=Φ

4

Ejemplos de luminarias

Ejemplo 1.3

� Un relé es controlado por una célula fotoeléctrica. Ésta tiene una abertura de 15 mm x 40 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?

mE

Id

mWE

41.1

/5.010401015

103.0

max

2

33

3

==

=⋅⋅⋅

⋅≥

−−

−

Ejemplo 1.4

� ¿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 6.96⋅108 m?

( )WI

srWdEI

26

1252832

106.24

1007.210360810

⋅==Φ

⋅⋅=⋅⋅⋅⋅=⋅= −

π

KKmW

mWTTKEmW

RE SB 5232

/107.5

/1027.4/1027.4

4

4

1

428

27

427

2=

⋅

⋅=→=→⋅=

Φ=

−π

5

Interacción con la materia (2/2)

� Radiación radiada

� Distribución reflejada

Ld

dA dr r

=2Φ

cosθ ω

( )( )

( )F

L

Er i r r

r i r r

i i

θ θ φθ θ φ

θ, ,

, ,=

Cd/m2W m-2 sr-1LRadiación o luminancia

Lux(Lumen/m2)W m-2EIluminación

Candela (Cd)W sr-1IIntensidad luminosa

Lumen(Cd sr)WΦΦΦΦFlujo luminoso

Unidades derivadas del S.I.

Unidad en S.I.SímboloMagnitud física

Visión humana versus artificial(1/3)

� Oido (3·104), vista (2·106) número de terminacionesnerviosas

� Ojo (sensor), cerebro(procesador)

� Ojo-óptica: córnea, iris, cristalino

� Ojo-sensor: retina (fóveay 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

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

7

Etapas básicas(1/2)Catenaria Detector de Canny

theta (grados)

rho

(pix

eles

des

de e

l cen

tro)

Espacio de líneas

0 50 100 150

-100

0

10050

100

150

Etapas básicas(1/2)

Disciplinas relacionadas

� Fotografía y Óptica

� Procesamiento� Reconocimiento

� Computación GráficaTikhonov,HiperSuperficie,Perona,TV;Geman,Gilboa,Pollak,Green

8

Aplicaciones Visión Artificial

Vigilancia por

satélites

Resonancias

magnéticas,

tomografías, genoma

humano

Seguimiento

de objetivos

Militares

Análisis de imágenes

de microscopía (

virus, células,

proteinas )Biomédic

as

Control de

plantaciones

Guiado de robots

(vehículos no

tripulador)

Interpretación

de fotografías

aéreasAgricultura

Control de

soldaduras

Robótica

Predicción del

tiempoMeteorología

Control de calidad

de los alimentos

(naranjas,...)

Tráfico viarioInspección de

circuitos impresos

Matrículas de

cochesControl de

tráfico

Etiquetados (fechas

de caducidad,...)

Control de

cheques,

inspección de

textos, ...

Reconocimient

o de caracteres

Identificación de

piezas

Exploración

del EspacioAstronomía

Inspección de

productos (papel,

aluminio, acero,...)

Control

de calidad

9

Cuestiones de Introducción a la VA1. Teoría dual de la luz.2. Flujo luminoso, intensidad lumínica, iluminación y

radiación.3. Temperatura de color.4. 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.