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 delmundo 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
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 f=c/λEspectro 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 c h f h Q= ⋅ = ⋅ 4 T K E= SBEjemplo 1.1
¿Cuál es el flujo de fotones por segundo,
Π
,
de un laser de DVD con una potencia de
5
µ
W emitiendo con una longitud de onda de
650 nm?
J c h Q 19 9 8 34 10 3 10 650 10 3 10 63 . 6 − − − ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ = λ fotones/s 10 67 . 1 10 3 10 5 13 19 6 ⋅ = ⋅ ⋅ = = Π − − Q PEjemplo 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?
K K m W m W T T K E SB 5.710 / 1414 / 10 8 . 22 4 1 4 2 8 2 4 4 = ⋅ ⋅ = → = −
Interacción con la materia (1/2)
Flujo luminoso Intensidad luminosa
Interacción con la materia
Iluminación incidente
( )
∫
∞ = Φ 0 λ λd f I d d = Φ ω REFLEJADA ABSORBIDA A TRANSMITID INCIDENTE=Φ +Φ +Φ Φ E d dA i i = ΦEjemplos 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?
m E I d m W E 41 . 1 / 5 . 0 10 40 10 15 10 3 . 0 max 2 3 3 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
⋅
10
8m?
(
)
W I sr W d E I 26 1 25 2 8 3 2 10 6 . 2 4 10 07 . 2 10 3 60 8 10 ⋅ = = Φ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ = − π K K m W m W T T K E m W R E SB 5232 / 10 7 . 5 / 10 27 . 4 / 10 27 . 4 4 4 1 4 2 8 2 7 4 2 7 2 = ⋅ ⋅ = → = → ⋅ = Φ = − πInteracción con la materia (2/2)
Radiación radiada Distribución reflejada L d dA rd r = 2 Φ cosθ ω(
)
(
( )
)
F L E r i r r r i r r i i θ θ φ θ θ φ θ , , = , , Cd/m2 W m-2sr-1 L Radiación o luminancia Lux(Lumen/m2) W m-2 E Iluminación Candela (Cd) W sr-1 I Intensidad luminosa Lumen(Cd sr) W Φ Φ Φ Φ Flujo luminoso Unidades derivadas del S.I. Unidad en S.I. Símbolo Magnitud físicaVisión humana versus artificial(1/3)
Oido (3·104), vista (2·106) 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
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
Etapas básicas(1/2)
Catenaria Detector de Canny
theta (grados) rh o (p ix el es d es de e l c en tr o) Espacio de líneas 0 50 100150 -100 0 100 50 100 150
Etapas básicas(1/2)
Disciplinas relacionadas
Fotografía y Óptica
Procesamiento
Reconocimiento
Computación Gráfica
Tikhonov,HiperSuperficie,Perona,TV;Geman,Gilboa,Pollak,GreenAplicaciones 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 aéreas Agricultura Control de soldaduras Robótica Predicción del tiempo Meteorología Control de calidad de los alimentos (naranjas,...) Tráfico viario Inspección de circuitos impresos Matrículas de coches Control de tráfico Etiquetados (fechas de caducidad,...) Control de cheques, inspección de textos, ... Reconocimient o de caracteres Identificación de piezas Exploración del Espacio Astronomía Inspección de productos (papel, aluminio, acero,...) Control de calidadCuestiones de Introducción a la VA
1. 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