Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial1
VISIÓ PER ORDINADOR
Cristóbal Raya Giner
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial2
Noms
• Visió per ordinador
• Visió per computador
• Visió artificial
• Computer Vision
• Machine Vision
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial3
Definició
"Visió per ordinador" dins de laIntel·ligència Artificial pot considerar-secom el conjunt de tècniques i models quepermeten el processament, anàlisis iexplicació de qualsevol tipus d’informacióespecial obtinguda mitjançant imatgesdigitals.
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial4
AplicacionsMilitares:Detección de seguimiento de objetivos. Análisis del terreno. Armas inteligentes.
Robótica:Guiado de robots industriales. Navegación de robots móviles.
Agricultura:Análisis de imágenes tomadas por satélites. Análisis de las plantaciones: crecimiento, enfermedades.
Control de Tráfico:Identificación de matrículas de vehículos. Control de tráfico diario.
Biomedicina:Análisis de imágenes tomadas por rayos x. Análisis de imágenes tomadas por ultrasonidos. Análisis de sangre.
Seguridad:Vigilancias de edificios. Detección de explosivos por rayos x.
Identificación:Identificación automática de huellas dactilares. Reconocimiento de caras.
Control de Calidad:Verificación de etiquetas.. Inspección de contenedores. Inspección de motores. Inspección de cristales. Control de calidad de comida. Inspección de soldaduras. Inspección de circuitos impresos. Inspección madera, tela, fundiciones, papel.
Altres...
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Espectre lluminòs
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial6
Sistema de visió
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial7
Podem distingir varies etapes en un sistema de visió per ordinador. : • 1. Adquisició de imatges: Es el procés mitjançant el que s’obté la imatge
visual. • 2. Preprocessament: Prepara visualment la imatge amb tècniques com la
reducció de soroll, realçament de detalls i altres.• 3. Detecció de costats: Permet eliminar informació innecessària dels
objectes, detectant la seva forma.• 3. Segmentació: Es el procés que divideix una imatge en objectes que
siguin del nostre interès.• 4. Extracció de característiques: Es el procés mitjançant s’obtenen
característiques convenients per a diferenciar un tipus de objecte de altre, per exemple, mida i forma.
• 5. Reconeixement: Es el procés que identifica els objectes d’una escena. p.e. Diferents tipus de components en una placa PCB.
• 6. Interpretació: Es el procés que associa un significat a un conjunt de objectes reconeguts. P.e. Nombre de resistències en una placa, col·locació correcte del component, longitud de la resistència...
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial8
Adquisició
Principals parts en la adquisició de imatges:• Il·luminació:
Propietats dels objectes. Tipus de il·luminació. Fonts de llum. • Cameres CCD:
Estructura del dispositiu. Característiques de las cameres CCD matricials. Arquitectures de les CCD matricials.
• Òptica:Principals paràmetres. Òptiques tipus zoom. Model Pin - Hole. Profunditat
de camp i distancies hiperfocals. Aberracions òptiques. Filtres. • Targetes de adquisició i processament de imatges. (Frame Grabbers)
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial9
Reflexió dels materials
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial10
Il·luminacióLa il·luminació es una de les parts més crítiques del sistema de visió. Les cameres
no son tan sensibles ni versàtils com l’ull humà i les condicions d’il·luminació han de ser optimitzades per a que la camera pugui capturar la imatge i es puguin distingir fàcilment les característiques desitjades.
Les cameres capturen la llum reflexada dels objectes. El propòsit de la il·luminació en la visió per ordinador es controlar la forma en que la camera veu l’objecte. La reflexió es diferent en una bola d’acer, que en una fulla de paper en blanc, aixó implica que la il·luminació ha de ser diferent.
Una bona il·luminació facilita considerablement el tractament posterior de la imatge mitjançant software.
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial11
Il·luminació directa
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial12
Il·luminació difusa
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial13
Il·luminació contrallum
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial14
Il·luminació obliqua
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial15
Il·luminació estructurada
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial16
Il·luminació dark field
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial17
Il·luminació polaritzada
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial18
Il·luminació coaxial
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial19
Exemples de fonts de llum
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Fonts de llum• Incandescents: Cost baix, intensitat regulable. Desprenen calor i pot
afectar la freqüència de la corrent alterna (50Hz).• Fluorescents: No generen calor, il·luminació difusa. No poden
treballar a baixes temperatures, perden intensitat amb el temps,problemes amb la seva freqüència de funcionament (100Hz).
• LED: Llum monocroma en diferents colors, intensitat, potencia i costbaix. S’han de posar varis per millorar la intensitat.
• Estroboscòpica: Ideals per a objectes en moviment, il·luminacióintensa. S’ha de sincronitzar amb la càmera, perden intensitat amb eltemps.
• Làser: Utilitzat en il·luminació estructurada i en mesurestridimensionals, es poden generar infinit patrons amb qualitat. S’ha deprotegir per a evitar danys oculars als operaris.
• Fibra òptica: S’utilitza com a guia de llum per a llocs poc accessibles,sense transmissió de calor.
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial21
Distancia focal
fDioptrias
1
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial22
Distancia focal en lents i miralls
Lent concava
Lent convexa
Mirall convex
Mirall concau
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Miralls còncaus
fss
1
'
11
El focus f es troba al mig del centre de curvatura.El raig que ve de l’infinit passa per f.El raig que passa pel centre c es reflexa amb el mateix angle.El raig que passa per f es reflexa a l’infinit.
s
s
y
ym
''
Relació entre distancies i el focus
Mida dels objectes
si m<0, la imatge esta invertida
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Miralls còncaus
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Miralls còncaus
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Miralls convexos
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Model lent fina
27
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Model lent fina
• No es poden enfocar objectes que estiguin a una distancia menor que la distancia focal.
• Amb objectes llunyans (u cap a infinit), la distancia v s’aproxima a la focal f.
• Punts llunyans o més grans, s’enfoquen a distancies més petites.
28
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Factor de magnificació
29
Exemple: Per a recollir un objecte de 10cm a 50cm de distància amb un element sensor de 8,8 x 8,8mm es necessita una òptica amb distancia focal de 40,44mm
44,401
1008,8
1008,8
·500
f
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Equacions de posició, mida i orientació
'
1
'
11
fss
'' s
s
y
ym
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Exemple• Determina la mida, orientació i
distancia a la lent, d’un objecte de 20cm situat a 60cm d’una lent convergent amb focal f=20cm.
'
1
'
11
fss
60
1
20
1
'
1
20
1
'
1
60
1
ss
'' s
s
y
ym
1200
40
1200
2060
'
1
60
1
20
1
'
1
ss
3040
1200'
s
230
60
'
20
ym 10
2
20'2
'
20
y
y
L’objecte té una mida de 10cm a una distància de 30cm a l’altre banda de la lent i invertit respecte l’original
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Lents convergents
32
Quan més a prop està l’objecte de f, més gran és laimatge
Si l’objecte està entre f i la lent, es crea una imatgevirtual sense invertir. (Lupa)
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Lents divergents
33
Creen objectes virtuals sense girar
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Efectes de la variació de f
34
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Profunditat de camp• Amplada de la zona enfocada. Rang de distancia davant i darrera
l’objecte que sembla estar enfocat.
• Depèn de la resolució del sensor, la apertura del diafragma i la distancia de enfocament
35
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Profunditat de camp
36
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Ajustament del diagragma
37
Al tancar el diafragma ajustem la quantitat de llum que entra
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial38
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Model Pin-Hole
39
La òptica es redueix a un punt situat a la distancia focal.Només es té en compte el raig de la imatge que passa per la distancia focal.
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Angle visual
40
CCD: Mida zona sensiblef: distancia focal
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Òptiques Zoom• Una òptica zoom ens permet canviar la distancia
focal mentre la imatge segueix enfocada.
• Amb una sola lent, si es varia la distancia a l’objecte, es modifica la mida d’aquest, però s’ha de tornar a enfocar.
• Amb dues lents, si es mouen correctament, una de elles modifica la mida de l’objecte (canvia la magnificació i la distancia focal) i l’altre lent enfocaria.
41
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Model lent fina. Zoom
42
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Model lent fina. Zoom
43
En el cas que les focals coincideixin o es creuin, la imatge final surt invertida
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Aberracions
44
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
CCD• CCD: Dispositiu de carrega acobladaMatriu de fotodíodes que capta la informació lluminosa i la transmet de
forma analògica o digital
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
CCD
Transfereix la carrega de cadapíxel seqüencialment a unasortida comú i la converteixa un valor analògic/digital.
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Arquitectura CCD matricials
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Arquitectura Frame-Transfer
• Dos CCDs iguals, un sota l’altre, però un tapat per un material opac.
• El superior adquireix la imatge i transfereix la imatge als inferiors desplaçant pixel a pixel.
• Finalment la imatge del CCD ocult passa a la sortida de vídeo comú.
• El problema es que el CCD superior segueix rebent llum durant la transferencia i la imatge pot no correspondre realment amb la que hauria de ser.
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Arquitectura Inter-line Transfer• Els dos CCD es col·loquen en
columnes alternades.
• Evita el problema del Frame-Transferja que transfereix de cop tots elspixels.
• El problema es que si hi ha unaimatge molt lluminosa, algunescàrregues poden passar a l’altre CCDencara que estigui protegit, durant elpas dels pixels a la sortida comú.
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Arquitectura Frame-Inter-Line Transfer
• Es una barreja de les altres arquitectures i porta 3 CCD.
• La imatge es desplaça del CCD de captació al que esta alternat amb ell, i immediatament passa al CCD inferior, que es el que treu fila a fila la imatge a la sortida de vídeo comú.
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
1 CCD color
Filtro RGBEmerald
Existeixen més zones sensibles al verdperquè l’ull humà és més sensible a aquestcolor, i llavors les imatges es veuen menysborroses.
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
3CCD
Els colors es separen amb un separador especial, is’envien al seu sensor CCD monocrom corresponent.
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
CMOS
• Cada píxel està format per un fotodiode, un convertidor de càrrega a tensió, un transistor de reset i select, i un amplificador.
• La arquitectura permet llegir els píxeles per separat, un array sencer o una part de l’array, per mitja de un sistema de direccionament (u,v).
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
CMOS o CCD• CMOS té una millor integració de components, menor
dissipació, consum i mida, però amb una pitjor qualitatd’imatge i menor flexibilitat. Per a grans quantitats i pitjorsrequeriments es la millor opció. Aplicacions principals:càmeres de seguretat, videoconferències, codis de barres,escàners, joguets, ,,,
• CCD té millor qualitat de imatges i flexibilitat, però amb una mida més gran i major consum. Aplicacions: fotografia digital, high-end imaging, aplicacions industrials de alta qualitat, aplicacions científiques i mèdiques.
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Frame Grabbers
• Un frame grabber es un dispositiu electrònic que captura (‘grab’) una imatge fixa (‘frame’), digital des de un senyal de vídeo analògic o digital.
• Els actuals emmagatzemen varies imatges i son capaços de comprimir-les en temps reals en alguns dels algoritmes coneguts com JPEG.
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Composició de una imatge• Una imatge digitalitzada es representa com una matriu de pixels.
• El mostreig es la conversió de les dues dimensions espaials del senyal analògic a la representació en pixels. La fila i la columna indica la posició en l’espai del pixel.
• La quantificació es la conversió de la amplitud del senyal analògic. Així es genera el concepte de intensitat de color.
56
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Pixel
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Resolució de una imatge
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Resolució de una imatge
800x600 400x300 200x150
100x75 50x38 25x19
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Resolució de una càmera• Quan es parla de resolució de càmeres,
normalment es parla de Megapixels, en lloc de la mida (alt i ample) en pixels del sensor CCD.
Megapixels = Ample (N) x alt (M) (en millions)
Exemple: NxM = 1280 x 1024 =1310720 pixels=1.3 Megapixels
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Resolució de impressió• La resolució de impressió ens indica el número de pixels que
es capaç de imprimir o mostrar per unitat de distancia.Normalment es parla de pixels o punts per polzada ppp.
1polzada=2.54cm
Una imatge de 640x480 pixels impresa a una qualitat de 300ppp, ocuparia:
cmxcmxppp
px
ppp
p064.442.5''6.1''133.2
300
480
300
640
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
• Exercici: Quants pixels son necessaris per a obtenir una imatge de 10cmx15cm a una resolució de 72ppp?
´´90.5''937.3''54.2
15''
54.2
101510 xxcmxcm
pixelsxpppppp 120528425283)''90.5*72(*)''937.3*72(
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
3100000)7874.0*(*)7874.0*( aa
31000007874.0* 22 a
1polzada=2.54cm 2cm=0.7874 polzades
Exercici: Quina resolució tindrà (en ppp) una càmera de 3.1 megapíxels i 2x2cm.
2236ppp 49999907874.0
31000002
a
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Exemples de mides de una imatge en funciódels Megapixels i la resolució en ppp
En blau es veuen les mides màximes per a un full A4 i en vermell per a un full A3
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Zoom Digital• La diferencia entre el zoom analògic i digital es
que en el zoom analògic es la pròpia òptica quiapropa la imatge, en el digital és el software quiretalla la resolució de la imatge i realitza laampliació.
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Nivells de Gris• Si només es quantifica en intensitat, podem parlar
de nivells de gris. Els nivells de quantificació depèn dels bits utilitzats. El més normal es utilitzar 8 bits de quantificació per a tenir 28=256 nivells de gris.
Bits necessaris per a digitalitzar una imatge en nivells de gris
2g nivells de gris
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Nivells de gris
16 millions colors 256 nivells de gris
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Nivells gris
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
• EXERCICI : Tenim una imatge de 640x480 pixels,quants bits necessitaríem per guardar una la imatge si tenim 256 nivells de gris?
b=NxMxg=640x480x8 = 2457600 bits 1 Byte=8bits=307200 Bytes 1 KByte=1024 Bytes=300 KBytes
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Color
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Models de color: RGB, CMY
• RGB utilitzat en monitors i cameres
• CMY utilitzat en impressores i pintures.
El model CMYK afegeix el negre K
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Models YIQ, YUV
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Model HSI• Representa els atributs amb que percebem una imatge:
tonalitat (H), saturació (S) i intensitat (I). La intensitat esta desacoblada de la informació del color i facilita tractar la imatge sense modificar color.
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial74
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Bits: 24 8 4Colors: 16 millions 256 16
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Formats d’arxius
TIFF és el format estàndar sense compresió més utilitzat, elseu propòsit és descriure i emmagatzemar dades riquesd’imatges escanejades. La riquesa de les dades ésespecialment requerida per aprofitar les capacitats delsescàners i d’altres dispositius d’imatge.
Descriu imatges en blanc i negres, en escala de grisos, paletade colors i colors complets (full color); és portable i, a més,no està restringit pel sistema operatiu o els processadors.
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Formats d’arxius
Per guardar arxius existeixen formats que inclouen compressió, per exemple GIF i JPEG. La compressió fa una selecció i reacomodament de les dades. D’aquesta manera, es redueix la mida de l’arxiu però la imatge, en aparença de l’ull humà, no és modifica notablement. GIF ofereix una compressió moderada en 8-bit a color o grisos, mentre que JPEG ofereix una excel·lent compresió tant en imatges 8-bit com en 24-bit color.
GIF (Graphics Interchange Format) utilitza un mètode conegut com lossless compression (compressió de poca pèrdua) i va ser utilitzat fins 1995.
JPEG (Joint Photographic Experts Group) prové d’un grup d’estàndards de tècniques conegudes com lossy compression (compressió amb pèrdues).
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Exemples de mides de arxius fotogràfics sense comprimir (TIFF) i comprimits (JPEG, GIF)
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Histograma• El histograma es la base de una gran quantitat de tècniques de
processat de la imatge. Bàsicament el histograma es la representaciógràfica de les freqüències relatives amb les que apareixen els diferentscolors en una determinada imatge.
Histograma homogeni
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Histograma
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Histograma
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Binaritzar• Binaritzar es una aplicació de l' histograma i
tracta de convertir només a dos nivells posant un llindar.
• Si píxel > n llavors 1
• Si píxel < n llavors 0
82
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Histograma
Contrallum
Ombres
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Modificació del contrastEl constrast serveix per a ajustar la variació de la uniformitat en la il·luminació.Si un píxel rep el doble de llum que un altre, el seu valor serà doble.
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Modificacions del contrast
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Operacions matemàtiquesImatge màscara AND OR
Original
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Operacions matemàtiques
Imatge A
Imatge B
A+B
A-B
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Veïnatge
88
x,y-1 x-1,y-1 x+1,y-1 x-1,y-1 x,y-1 x+1,y-1
x-1,y x,y x+1,y x,y x-1,y x,y x+1,y
x,y+1 x-1,y+1 x+1,y+1 x-1,y+1 x,y+1 x+1,y+1
Tipus 4vertical/horitzontal
Tipus 4diagonal
Tipus 8
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Conectivitat
1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 0 1 1 0 1 1 0
0 0 1 0 0 1 0 0 1
Conectivitat 4 Conectivitat 8 Conectivitat m
La conectivitat mixta elimina les connexions múltiples de la conectivitat 8
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Conectivitat
•Amb conectivitat 4 es veuen 4 objectes.
•Amb conectivitat 8 només es veu un objecte.
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Distancia
√8 √5 2 √5 √8
√5 √2 1 √2 √5
2 1 0 1 2
√5 √2 1 √2 √5
√8 √5 2 √5 √8
4 3 2 3 4
3 2 1 2 3
2 1 0 1 2
3 2 1 2 3
4 3 2 3 4
2 2 2 2 2
2 1 1 1 2
2 1 0 1 2
2 1 1 1 2
2 2 2 2 2
Distancia euclidea Distancia Manhattanveïnatge 4
Distancia taula escacsVeïnatge 8
La distancia és el nombre mínim de passos elementals per anar de un punt a altre.
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Màscares
x10 x11 x12
x17 x18 x19
x24 x25 x26
92
-1 -2 -1
0 0 0
1 2 1
Nou_x18=-x10-2·x11-x12+x24+2·x25+x26
Sobel
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Exemples
93
Elimina soroll
Extreu característiques
de contorn
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Ampliació de imatges. Interpolació lineal
• Interpolació per valor mig de pixels veïns
828
484
848
85258
65.555.56
46864
66666
86468
943
672
753
0000000
0904030
0000000
0607020
0000000
0705030
0000000
convolució
4
1
2
1
4
12
1
2
14
1
2
1
4
1
1
• Interpolació afegint zeros i després aplicant una màscara de convolució
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Eliminació soroll
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Eliminació soroll - Mitjana
Imatge després de realitzar un filtre de mitjana de mida 7x7
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Eliminació soroll - Gausiana
Filtre gaussià de 5x5 amb s=1
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Detecció de costats
Prewitt
Roberts
-1 0 -1 -1 -2 -1-2 0 -2 0 0 0-1 0 -1 -1 -2 -1
-1 0 1 -1 -1 -1-1 0 1 0 0 0-1 0 1 1 1 1
Sobel -1 0 1 -1 -√2 -1-√2 0 √2 0 0 0-1 0 1 1 √2 1
Frei-chen
Gx Gy
Gx Gy
Gx Gy
-1 -1 -1 0 -1 0 -1 -2 -1-1 8 -1 -1 4 -1 -2 4 -2-1 -1 -1 0 -1 0 -1 -2 -1
Laplaciana
22
1
22
1
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
SobelSx Sy
Imatge
|Sx|+|Sy|
|Sx|
|Sy|
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Extensió de màscares
1110111
1110111
1110111
1110111
1110111
1110111
1110111
1110111
1110111
1110111
2220222
1110111
1110111
1110111
Les màscares es poden extendre a diferents mides com 3x3, 5x5, 7x7
Prewitt 7x7 Sobel 7x7
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Extensió de màscares
Original Prewitt 3x3 Prewitt 5x5
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Dilatació / Erosió• Amb la dilatació, un pixel es representa com el píxel més fosc del seu veïnatge, i
provoca un efecte de ampliació de les línies negres de la imatge. També es coneix com a filtre de mínims.
• Amb la erosió, un pixel es representa amb el valor més brillant del seu veïnatge i provoca un efecte de aprimament de les línies negres. També es coneix com a filtre de màxims.
Original Dilatació Erosió
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Obertura i Tancament
• La obertura elimina detalls clars en comparació amb els elements veïns.
Obertura(img) = Dilatació(Erosió(img))
• El tancament elimina els detalls foscos.
Tancament(img) = Erosió(Dilatació(img))
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Obertura i Tancament
Original Obertura Tancament
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Suavitzat, Top-Hat i Gradient• El suavitzat suprimeix o atenua elements estranys molt brillants o foscos
o el soroll.Suavitzat(img)=Erosió(Dilatació(Obertura(img)))Suavitzat(img) = Tancament(Obertura(img))
• El Top-Hat ressalta detalls brillants en presencia de ombres.Top-Hat(img) = img – Obertura(img)
• El Top-Hat blanc ressalta detalls fosc en fons brillant.Top-Hat Blanco(img) = 255 – (Clausura(img) – img)
• El gradient resaltra transicions brusques entre nivells de la imatge.Gradient(img) = Dilatació(img) – Erosió(img)
Visió per ordinador
Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial
Referencies• http://web.educastur.princast.es/proyectos/jimena/pj_franciscga/espejos.htm• http://85.52.192.207/frames/curso/curso03_01.htm• http://wgpi.tsc.uvigo.es/libro2/indice.htm• http://www.quesabesde.com/camdig/articulos.asp?articulo=96• http://www.gimp.org/• http://es.wikipedia.org• http://isa.umh.es/asignaturas/crss/• http://alojamientos.us.es/gtocoma/pid/programa1.html• http://ipml.ee.duth.gr/~papamark/free_software2.htm• http://webdiis.unizar.es/~neira/vision.html• http://www.efg2.com/Lab/Library/ImageProcessing/Algorithms.htm• Pajares, G., de la Cruz, J.M.:“Visión por Computador. Imágenes Digitales y
aplicaciones”,RA-MA, 2001• González,R., Woods, R. E.: "Digital Image Processing", Addison-Wesley, 1992.• Umbaugh, S.E.: “Computer Vision and Image Processing: A Practical Approach Using
CVIPTools”, Prentice Hall, 1998• De la Escalera, A.:”Visión por Computador. Fundamentos y métodos”, Prentice Hall,
2001
Top Related