Tema 1. Sistemas de Vision Artificial

1

Tema 1. Sistemas de visión artificialTema 1. Sistemas de visión artificial

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Grupo de Tecnología IndustrialGrupo de Tecnología Industrial

Tema 1. Sistemas de Visión ArtificialTema 1. Sistemas de Visión ArtificialTema 1. Sistemas de Visión Artificial

Div. Ingeniería de Sistemas y Automática

Universidad Miguel Hernández

Div. Ingeniería de Sistemas y Automática

Universidad Miguel Hernández

GRUPO DE TECNOLOGÍA INDUSTRIAL


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Tabla de ContenidosTabla de ContenidosTabla de Contenidos

Definición

Transformación Información Luminosa

Imagen Digital

Sistema Humano Visión <> Sistema Visión Artificial

Aplicaciones de la Visión por Computador

Etapas en un Sistema de Visión

Componentes de un SVA

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DefiniciónDefiniciónDefinición

Visión por Computador:

Proceso de extracción de información del mundofísico a partir de imágenes utilizando

para ello un computador

Ciencia que estudia la interpretación de imágenes mediante computadores digitales


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Definición


Imagen Digital





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Transformación Información LuminosaTransformación Información LuminosaTransformación Información Luminosa


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Definición


Imagen Digital





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Imagen DigitalImagen DigitalImagen Digital

47 54 77 64 70

68 72 80 78 65

100 104 110 90 101

135 124 120 138 112

165 170 165 163 160


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Definición


Imagen Digital





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S. Humano de Visión <> S. Visión ArtificialS. Humano de Visión <> S. Visión ArtificialS. Humano de Visión <> S. Visión Artificial

Comparación entre sistemasSistema Humano

Mejor capacidad de reconocimientoMejor adaptación a situaciones imprevistasUtilización de conocimiento previo

Sistema ArtificialMejor evaluación de magnitudes físicasBuen desempeño de tareas rutinarias


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Proyección de PerspectivaVentaja Sistema Humano de Visión

Imagen ResultanteImagen Resultante

Posibles orígenesPosibles orígenes

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Dificultad para medir magnitudes de intensidadVentaja Sistema Visión Artificial


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Dificultad mediciones geométricasVentaja Sistema de Visión Artificial


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Creación de Contornos ilusorios


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Reconocimiento de información complejaVentaja Sistema Humano de Visión

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Influencia del entorno (1)Ilusión de Muller-Lyer


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Influencia del entorno

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Influencia del entornoIlusión de Ponzo


2020

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Diferencia en el análisis de objetosVentaja Sistema Visión Artificial

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Efectos ópticos ilusoriosVentaja Sistema de Visión Artificial


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Definición


Imagen Digital





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Aplicaciones de la Visión por ComputadorAplicaciones de la Visión por ComputadorAplicaciones de la Visión por Computador

Aplicaciones de la visión por computadorProcesos industrialesApoyo al diagnóstico médicoPercepción remotaGuiado de vehículos móvilesGestión de la información visualControl de calidad de productos y procesos


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Objetivos de las aplicaciones industriales de la visión por computador

Mejora en la calidad de la inspecciónMejora en la cantidad de la inspecciónSustitución de los operariosIntegración en el entorno automatizadoIncremento de la fiabilidad

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Limitaciones de las aplicaciones industriales de la visión por computador

Adaptación a situaciones imprevistasUtilización de métodos indirectos en la

determinación de las características


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Definición


Imagen Digital





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Etapas en un Sistema de Visión por ComputadorEtapas en un Sistema de Visión por ComputadorEtapas en un Sistema de Visión por Computador

Detección Bordes

InterpretaciónEscena

Adq. Imagen

MuestreoDiscretizaciónPreprocesamiento

Realce, suavizado, etc.

Segmentación

Extracción de objetos de la imagen

ExtracciónCaracterísticas

Representación matemática Reconocimiento y Localización Objetos

Qué son y dónde están


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Definición


Imagen Digital





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Elementos en la Adquisición

Iluminación del Entorno

Sensores Visuales

Transmisión de la Señal

Digitalizadores


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Sensores Visuales


Digitalizadores

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Elementos en la AdquisiciónElementos en la AdquisiciónElementos en la Adquisición

Iluminación

CámaraDigitalizador Computador

EscenaMatriz 2D de nivelesde gris o color

Señal Analógica

Luz reflejada o emitida


3232

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Sensores Visuales


Digitalizadores

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IluminaciónIluminaciónIluminación

Tipos básicos de iluminación:DireccionalDifusaContraluzEstructuradaEstroboscópica


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IluminaciónIluminaciónIluminaciónFuentes luminosas

Iluminación solarLámparas de filamento incandescenteLámparas halógenasTubos fluorescentesLáserSistemas de iluminación específicos

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Sensores Visuales


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Sensores VisualesSensores VisualesSensores Visuales

Tipos de cámarasCámaras de tubo

OrticónVidicón (Sb2S3)Plumbicón (PbO)....

Cámaras de estado sólidoSensores CCD (Charge Coupled Device)Sensores CID (Charge Injection Device)Sensores TDI (Time Delay and Integration)Sensores CCD color

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Conceptos básicosTiempo de integración

Tiempo durante el cual los elementos CCD se encuentran sometidos a los efectos luminososDepende de la luminosidad de la escena y de los

resultados esperadosTiempo de adquisición

Tiempo que tardan los elementos CCD en transmitir la información recogidaDepende del número de elementos CCD en el

sensor


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Disposición de los elementosCámaras matriciales (bidimensionales)

Cámaras lineales (unidimensionales)

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Comparación entre lineales y matricialesImagen objetivo

Resolución de 512x512Tiempo de integración: 2 msReloj de adquisición: 10 MHz

Cámara matricialTiempo de integración: 2 msTiempo de adquisición: 512 * 512 / 107 = 25 msTiempo total: 25 + 2 = 27 ms

Cámara linealTiempo de integración: 2 msTiempo de adquisición: 512 / 107 = 0,05 msTiempo total línea: 2.05 msTiempo total imagen: 512 * 2.05 = 1050 ms


4040

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Estructuras de dispositivos CCDTransferencia de cuadro (FT)

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Características de las cámarasTamaño del elemento sensor ResoluciónSensibilidad y relación señal/ruidoEstabilidad en función de la temperaturaObturador electrónicoMontura de objetivosTamaño, peso, etc.


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Sensores Visuales


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TransmisiónTransmisiónTransmisión

Transmisión de la señal:La señal de vídeo se ajusta a estándaresLa mayor parte de estos estándares transmiten

dos campos: uno par y otro impar

Campo Par Campo Impar

+


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Problema del movimiento

Campo ParCampo Par(Refresco)(Refresco)

Campo ImparCampo Impar(Refresco)(Refresco)

Imagen CompletaImagen Completa(Cuadro)(Cuadro)

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TransmisiónTransmisiónTransmisiónEstándar de transmisión

RS 170Adoptado por la FCC (Federal Communications

Comission)Definido por:

NTSC (National Television Systems Commitee)EIA (Electronics Industry Association)

USA 1941Utilizado en 32 países (USA, Canadá, Japón, ...)

CCIRDefinido por:

CCIR (Comité Consultatif International des Radiocomm.)

Divisiones más importantes:PAL (Phase Alternate Line): Europa, África, Asia...SECAM (SEquential Colour And Memory): Francia

Data de 1950


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TransmisiónTransmisiónTransmisiónEstándar de vídeo entrelazado

CCIR: 25 imágenes por segundo625 líneas de imagen

Resolución espacialLíneas por milímetro. Continuidad en las formas

Resolución temporalImágenes por segundo. Continuidad en el

movimientoAplicación a la Visión por Computador

Mal comportamiento en objetos en movimiento

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Diferencias entre RS 170 y CCIRFormato RS 170 CCIR HDTV

Fre. Cuadro (Hz) 30 25 30

Entrelazado 2:1 2:1 2:1

Fre. Campo 60 50 60

Líneas horizontal 525 625

Líneas efectivas 480 576 1125

Fre. Línea (Hz) 15.750 15.625 33.750

T. activo línea 52.5 µs 52 µs 25.85 µs

Pixeles por línea 752 744 1920

R. de aspecto 4:3 4:3 16:9

Tamaño (pixel) 360.960 428.544 2.160.000


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Sensores Visuales


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DigitalizadoresDigitalizadoresDigitalizadores

Propósito:Conversión de una señal analógica a señal

discreta almacenable en un computadorAlgunos Fabricantes:

MATROXIMAGING TECHNOLOGYDATACUBENATIONAL INSTRUMENTS...


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DigitalizadoresDigitalizadoresDigitalizadores

Características:Señales de entrada

Tipo de señal:Video compuesto, Señal estándar (PAL, NTSC, ...)B/N o Color, Entrada de video digitalNº Canales de entrada

Velocidad de transferenciaBus de conexiónMemoria disponible en el digitalizadorCapacidad de procesamientoSoftware de programación...

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Tema 1. Sistemas de Vision Artificial