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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.