Utp pdiva_cap4 tipos de vision y sensores

Procesamiento de Imágenes y Visión Artificial

Facultad de Ingeniería Electrónica y Mecatrónica

y Visión Artificial(PS02)

Sesión: 4

Ing. José C. Benítez P.

Tipos de Visión y Sensores

Índice

� La Iluminación.

� La visión humana

� Tipos de visión

Visión fotópica

� Sensores

� Transductores

� Calibración

� Clasificación

Tipos de Visión y Sensores

Procesamiento de Imágenes y Visión Artificial - Prof. Ing. Jose C. Benitez P.

Tipos de visión

� Visión fotópica

� Visión escotópica

� Visión mesotópica

� Factores de la visión

� Luminotecnia

2

� Clasificación

� Aplicación de los sensores

� Parámetros de los

sensores

� Sensores ópticos

La Iluminacion

�Es uno de los factores ambientales.

� Finalidad principal: facilitar la visualización de las

cosas dentro de un contexto espacial, de modo que el

trabajo se pueda realizar en unas condiciones

aceptables de eficacia, comodidad y seguridad.

Procesamiento de Imágenes y Visión Artificial - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 3

aceptables de eficacia, comodidad y seguridad.

� Las consecuencias repercuten favorablemente sobre

las personas: reduciendo la fatiga, los índices de

errores y accidentes.

� Influye directamente en el aumento de la cantidad y

calidad del trabajo.

La Iluminacion

� La iluminación combinada con diferentes

colores genera ambientes específicos, que

según la actividad realizada y la adecuada

combinación, nos van a establecer ambientes

más adecuados.


más adecuados.

� Los requerimientos en cuanto a los niveles de

iluminación están determinados por las

exigencias específicas del proyecto en el que

se debe realizar la medición y las condiciones

visuales.

La Iluminacion

� La iluminación defectuosa (exceso, defectos de

calidad, intensidad, etc.) son factores de cansancio

visual y esfuerzo mental, así como generadora de

accidentes, falta de adaptación y de bienestar y

bajos rendimientos.


bajos rendimientos.

�Además, la iluminación insuficiente incrementa las

alteraciones visuales debidas a los vicios de

refracción y la edad, pero no causa daño visual por

sí misma.

La visión humana

• Toda radiación electromagnética emitida o reflejada por

cualquier cuerpo, cuyas longitudes de onda estén

comprendidas entre 380 y 780 nanómetros, es susceptible de

ser percibida como luz, siempre que su intensidad sea

superior a unos valores mínimos conocidos como umbrales

absolutos de percepción visual.


absolutos de percepción visual.

Tipos de visión

Básicamente existen tres tipos de visión:

•Fotópica,

•Escotópica y


•Escotópica y

•Mesotópica.

Visión Fotópica

• Conocida también como diurna, está regulada por los

conos y los bastones de la retina y permite la percepción

de las diferencias de luz y color.

• En este tipo de visión, la máxima sensibilidad se produce

para longitudes de onda alrededor de 555 nanómetros


para longitudes de onda alrededor de 555 nanómetros

correspondiente al color amarillo-limón.

Visión Escotópica

• También conocida como nocturna, está regulada básicamente

por los bastones de la retina y posibilita la percepción de las

diferencias de luminosidad pero no de los colores, ya que por

debajo de determinados niveles de luz, los conos de la retina

permanecen inactivos.


• La máxima sensibilidad se desplaza hacia longitudes de onda

menores (hacia color azul), con longitudes de onda menores a

500 nanómetros.

Visión Mesotopica

• Es una visión entre la fotópica y la escotópica.

• Los tipos de visión toman una importancia significativa a la

hora de diseñar sistemas de iluminación o de señalización en

condiciones visuales extremas. Ejemplo: en las pistas de

aterrizaje, señalización marítima y aérea, trabajo nocturno,

trabajo con material fotosensible, etc.


trabajo con material fotosensible, etc.

• Con buena iluminación el color rojo parece más brillante que

el azul, mientras que con luz oscura ocurre lo contrario.

Factores de la Visión

Existen factores fisiológicos y psico fisiológicos que

intervienen en la visión; sin embargo son los fisiológicos los

que tienen mayor importancia en relación con la iluminación.

Factores fisiológicos de la visión:

� La acomodación visual


� La acomodación visual

� La adaptación visual

� La agudeza visual

La fisiología (del griego φυσις physis, 'naturaleza', y λογος

logos, 'conocimiento, estudio') es la ciencia biológica que

estudia las funciones de los seres orgánicos.


La acomodación visual

es la capacidad que tiene

el ojo para enfocar los

objetos a diferentes

distancias, variando el


distancias, variando el

espesor y por lo tanto, la

longitud focal del

cristalino, por medio del

músculo ciliar.


La adaptación visual, es

el proceso por el cual el

ojo se adapta a distintos

niveles de luminosidad.

En este proceso


En este proceso

interviene el iris del ojo,

que actúa en forma

similar al diafragma de

una cámara fotográfica.


La agudeza visual, es la

capacidad de percibir y

discriminar visualmente los

detalles más pequeños.



� En el ojo humano, la parte central de la

retina (fóvea) tiene unos 150 mil o 200

mil receptores de luz.

� La fóvea de una rapaz, con un tamaño

parecido, hay millón y medio de células


parecido, hay millón y medio de células

receptoras.

� Tanta densidad de receptores trae una

importante necesidad energética,

necesitan mucho aporte sanguíneo y la

anatomía del ojo humano no podría

soportar tanta densidad de receptores.

Luminotecnia

� Flujo luminoso

� Rendimiento luminoso

� Intensidad luminosa


� Intensidad luminosa

� Iluminancia

� Luminancia

Luminotecnia

Flujo luminoso:

Es la cantidad de la luz emitida por una fuente

luminosa.

Es un factor que depende únicamente de las


Es un factor que depende únicamente de las

características intrínsecas de la fuente.

Rendimiento luminoso:

Mide la cantidad de energía que se convierte en

luz en relación con la energía total consumida.

Luminotecnia

Intensidad luminosa:

Es el flujo emitido en un ángulo sólido en una

dirección dada.

Su unidad, la Candela, equivale a la sesentava parte


Su unidad, la Candela, equivale a la sesentava parte

de la intensidad luminosa provocada por 1cm2 de un

“cuerpo negro” a la temperatura de fusión del

platino (2,046 oK).

Luminotecnia

Iluminancia:

Es el flujo luminoso que incide sobre una superficie.

Su unidad, el Lux, equivale al flujo luminoso de un

lumen que incide homogéneamente sobre una


lumen que incide homogéneamente sobre una

superficie de un metro cuadrado.

Luminancia:

Es el flujo reflejado por los cuerpos, o el flujo

emitido si un objeto se considera fuente de luz.

Sensores

• Es un elemento que produce en

su salida una señal, relacionada

con la cantidad que se está

midiendo, independientemente

del tipo de variable de que se

trate.


trate.

• Es un dispositivo capaz de

detectar diferentes tipos de

materiales, con el objetivo de

mandar una señal y permitir que

continúe un proceso, o bien

detectar una magnitud física.

Sensores

• Es un transductor que se

utiliza para medir una

variable física de interés.


Transductor

• Es un dispositivo que transforma

un tipo de variable física (por

ejemplo, fuerza, presión,

temperatura, velocidad, etc.) en

otro.


otro.

• Es un dispositivo que cambia la

naturaleza de la señal.

• Ejemplo de transductores: Un

bombilla, un parlante, un

micrófono, una celda fotoeléctrica,

un fotodiodo, etc.

Transductor

• Algunos de los sensores y

transductores utilizados con

más frecuencia son los

calibradores de tensión


calibradores de tensión

(utilizados para medir la fuerza

y la presión), los termopares

(temperaturas), los

velocímetros (velocidad).

Aplicación de los Sensores

• Los sensores son un componente

crucial para un robot.

• Los sensores entregan información

sobre el robot y el ambiente en el

cual está interactuando, al


cual está interactuando, al

computador (cerebro) del robot.

• El programa computacional del

robot decide que hacer basándose

en esa información y en sus propias

instrucciones de tareas de alto nivel

Aplicación de los Sensores

• Los sensores son elementos físicos que

pertenecen a un tipo de dispositivo llamado

transductor.

• Los sensores son un tipo concreto de

transductores que se caracterizan porque son


transductores que se caracterizan porque son

usados para medir la variable transformada.

• La magnitud física que suele ser empleada por

los sensores como resultado suele ser la

tensión eléctrica, debido a la facilidad del

trabajo con ella.

Calibración

• Cualquier sensor o transductor

necesita estar calibrado para ser útil

como dispositivos de medida.


• La calibración es el procedimiento

mediante el cual se establece la

relación entre la variable medida y

la señal de salida convertida.

Clasificación

• Los transductores y los sensores pueden

clasificarse en dos tipos básicos, dependiendo

de la forma de la señal convertida.

• Los dos tipos son:


• Los dos tipos son:

Transductores analógicos

Transductores digitales

T. Analógicos

• Los transductores analógicos proporcionan

una señal analógica continua.

• Ejemplo voltaje o corriente eléctrica.


• Esta señal puede ser tomada como el valor de

la variable física que se mide.

T. Digitales

• Los transductores digitales producen una señal de

salida digital, en la forma de un conjunto de bits de

estado en paralelo o formando una serie de

pulsaciones que pueden ser contadas.

• En una u otra forma, las señales digitales representan


• En una u otra forma, las señales digitales representan

el valor de la variable medida.

• Los transductores digitales suelen ofrecer la ventaja

de ser más compatibles con las computadoras

digitales que los sensores analógicos en la

automatización y en el control de procesos.

Características de los Sensores

• Exactitud

• Precisión

• Rango de funcionamiento

• Velocidad de respuesta


• Velocidad de respuesta

• Calibración

• Fiabilidad

• Coste

Exactitud

• La exactitud de la medición debe ser tan alta

como fuese posible.

• Se entiende por exactitud que el valor

verdadero de la variable se pueda detectar

sin errores sistemáticos positivos o negativos


sin errores sistemáticos positivos o negativos

en la medición.

• Sobre varias mediciones de la variable, el

promedio de error entre el valor real y el

valor detectado tenderá a ser cero.

Precisión

• Una medida será más precisa que otra si los

posibles errores aleatorios en la medición son

menores.

• La precisión de la medición debe ser tan alta

como fuese posible.


como fuese posible.

• La precisión significa que existe o no una pequeña

variación aleatoria en la medición de la variable.

• La dispersión en los valores de una serie de

mediciones será mínima.

Rango de funcionamiento

• El sensor debe tener un amplio rango de

funcionamiento, es decir, debe ser capaz de

medir de manera exacta y precisa un amplio

abanico de valores de la magnitud

correspondiente.


correspondiente.

• El sensor debe tener un amplio rango de

funcionamiento y debe ser exacto y preciso en

todo el rango..

Velocidad de respuesta

• El sensor debe responder a los cambios de

la variable a medir en un tiempo mínimo.

• Lo ideal sería que la respuesta fuera

instantánea.


• El transductor debe ser capaz de

responder a los cambios de la variable

detectada en un tiempo mínimo.

Calibración

• Es el proceso mediante el que se establece la

relación entre la variable medida y la señal de

salida que produce el sensor.

• Debe poder realizarse de manera sencilla y


• Debe poder realizarse de manera sencilla y

además el sensor no debe precisar una re

calibración frecuente.

• El sensor debe ser fácil de calibrar.

Calibración

• El tiempo y los procedimientos necesarios para llevar

a cabo el proceso de calibración deben ser mínimos.

• El término desviación se aplica con frecuencia para

indicar la pérdida gradual de exactitud del sensor que


indicar la pérdida gradual de exactitud del sensor que

se produce con el tiempo y el uso, lo cual hace

necesaria su re calibración.

Fiabilidad

• El sensor debe tener una alta fiabilidad.

• El sensor no debe estar sujeto a fallos

frecuentes durante el funcionamiento.


frecuentes durante el funcionamiento.

Coste

Para comprar, instalar y manejar

el sensor debe ser lo más barato

posible


posible

Facilidad de funcionamiento

Sería ideal que la instalación y

uso del sensor no necesitara de

un aprendizaje excesivo.


un aprendizaje excesivo.

Sensores ópticos

• En este tipo de sensores

las señales que se

transmiten y detectan son

luminosas.

• Son todos aquellos


• Son todos aquellos

sensores que son capaces

de detectar diferentes

factores a través de un

lente óptico.

Sensores ópticos

Ejemplo de SO es el de los mouse

de computadora (opticos o no), los

cuales mueven el cursor según el

movimiento que le indicamos

realizar.


realizar.

Los SO también pueden utilizarse

para leer y detectar información,

tal como al velocidad de un auto

que viene por la carretera y si un

billete grande esta marcado o bien,

es falso.

Sensores ópticos

• Son de los más sensibles que

existen y justamente por este

motivo es que la mayoría de

ellos no duran demasiado

tiempo.


tiempo.

• Debemos decir que el SO es un

dispositivo básico que no tiene

demasiada relevancia dentro de

todos los tipos de sensores.

Sensores ópticos

• Los SO más utilizados son aquellos que detectan

billetes y monedas falsos.

• Los SO suelen colocarse para detectar la

proximidad de un intruso a la entrada del hogar,

de hecho podemos decir que en este caso, una de


de hecho podemos decir que en este caso, una de

las desventajas más grandes que tienen es que

pueden burlarse con facilidad y por eso un

sistema de seguridad con SO no representa

ningún tipo de desafío para un intruso.

• El SO es un excelente complemento a otros tipos

de sistemas de seguridad.

Elección de un Sensor

Forma de la carcasa

Distancia operativa

Datos electrónicos y conexiones


Datos electrónicos y conexiones

Generalidades

Tarea 05 (T5)

1. Detalle las características de 05 transductores analógicos

que se fabrican. Adjuntar hoja de datos (datasheet).

2. Detalle las características de 05 sensores analógicos que se

fabrican. Adjuntar hoja de datos (datasheet).

3. Detalle las características de 05 transductores digitales


3. Detalle las características de 05 transductores digitales

que se fabrican. Adjuntar hoja de datos (datasheet).

4. Detalle las características de 05 sensores digitales que se

fabrican. Adjuntar hoja de datos (datasheet).

5. Detalle otras clasificaciones de los transductores.

6. Detalle otras clasificaciones de los sensores.

Tarea 05 (T5)

Presentación:

• Impreso y en USB.

• Adjuntar fuentes (03 PDFs, y 03 PPTs y 01 video) de

los temas, y cada tipo de transductor y sensor.


los temas, y cada tipo de transductor y sensor.

Presentación

� Todas las fuentes deben presentarse en formato digital (USB), dentro de una carpeta que lleve las iniciales del curso, sus Apellidos, guion bajo y luego el numero de la Tarea. Ejemplo:

PDIVA_BenitezPalacios_T5

� La fuente debe conservar el nombre original y agregar _tema.

47Procesamiento de Imágenes y Visión Artificial - Prof. Ing. Jose C. Benitez P.

� Las Tareas que no cumplan las indicaciones no serán recepcionadospor el profesor.

Agradecimiento


NOTA. Revisar el blog del curso:

http://utppdiyva.blogspot.com

Technology

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