Visió per Computador ( VC )
| Crèdits: |
Departament: |
Tipus: |
Requisits: |
| 7.5 |
ESAII |
Optativa per l'EI
Optativa per l'ETIS
|
|
PRED
- Pre-requisit per l' EI
|
|
|
PS
- Pre-requisit per l' ETIS
|
|
|
Professors
| Responsable: | Josep Amat Girbau (josep.amat upc.edu). |
| Altres: | Alicia Casals Gelpi (alicia.casalsupc.edu)
Joan Aranda López (joan.arandaupc.edu)
Joan Climent Vilaró (joan.climentupc.edu)
Manel Frigola Bourlon (manel.frigolaupc.edu). |
Objectius Generals
Adquirir els coneixements sobre les tècniques de processat i anàlisi d'imatges, bàsicament orientats al control i interacció amb l'entorn. Conèixer les capacitats i limitacions dels diferents algorismes i estratègies per assolir la capacitat de dissenyar sistemes de visió i de tractament d'imatges.
Definir les especificacions i seleccionar els diferents components del sistema, i determinar la seva configuració. Dissenyar i desenvolupar els algorismes de processat necessaris per satisfer els requeriments de cada aplicació.
Objectius Específics
Coneixements
- Estructura d'un sistema de visió. Etapes i components
- Principis físics bàsics del procés de formació d'imatges.
Adquisició de la imatge i calibració.
- Processat digital de la imatge. Operadors locals, transformacions lineals d'imatges, filtrat.
- Tècniques de processat d'imatges 2D per a la interpretació o extracció de la informació d'interès de l'escena.
- Tècniques d'extracció d'informació tridimensional i del moviment.
- Tècniques de la visió per al guiat i control de robots i sistemes.
Habilitats
- Definició de les especificacions tècniques a partir d'una necessitat real.
Selecció de components, disseny de la configuració del sistema de visió orientat a una aplicació
- Capacitat de disseny i implementació d'algorismes de processat d'imatges.
- Capacitat de crear procediments, a partir dels algorismes genèrics coneguts, orientats a satisfer les especificacions de l'aplicació
- Caracterització d'aplicacions. Condicionament de l'escena i configuració de l'equip d'adquisició
- Ús d'entorns de desenvolupament i utilització de llibreries de tractament d'imatges.
Competències
- Capacitat d'expressar les solucions de disseny de sistemes proposats amb esquemes, diagrames, gràfics i càlculs.
Continguts
Hores estimades de:
| T |
P |
L |
Alt |
L Ext. |
Est |
A Ext. |
| Teoria |
Problemes |
Laboratori |
Altres activitats |
Laboratori extern |
Estudi |
Altres hores fora d'horari fixat |
|
1. Introducció a la visió per computador i el tractament d'imatges
|
| T |
P |
L |
Alt |
L Ext |
Est |
A Ext |
Total |
| 2,0 |
1,0 |
0 |
0 |
0 |
2,0 |
0 |
5,0 |
|
|
Introduir els conceptes, definicions i nomenclatura relacionats amb la visió per computador i el tractament d'imatges. Conèixer l'estructura d'un sistema de visió, les etapes i components. Revisar els conceptes físics i geomètrics que intervenen en el procés de formació de la imatge
|
|
2. Adquisició de la imatge. Necessitat i tècniques de calibració
|
| T |
P |
L |
Alt |
L Ext |
Est |
A Ext |
Total |
| 4,0 |
1,0 |
2,0 |
0 |
2,0 |
4,0 |
0 |
13,0 |
|
Introduir els diferents equips d'adquisició d'imatges, fent especial èmfasi amb la camera de vídeo, que serà l'equip que s'utilitzarà a les pràctiques i en la majoria d'exercicis o problemes. Estudi de les característiques de la imatge. Sistemes d'il·luminació. Introducció a l'entorn de programació i l'esquelet de l'aplicació a desenvolupar.
- Laboratori:
Desenvolupament de funcions bàsiques a nivell de píxel en imatges de nivell de gris i de color
- Activitats de laboratori addicionals:
Preparació de les funcions a implementar. Estudi de l'entorn de programació.
|
|
3. Tractament del senyal a nivell de píxel
|
| T |
P |
L |
Alt |
L Ext |
Est |
A Ext |
Total |
| 2,0 |
1,0 |
2,0 |
0 |
1,0 |
3,0 |
0 |
9,0 |
|
Entendre el format i contingut de la imatge i estudiar les tècniques de transformacions de la imatge operant a nivell de píxel.
- Laboratori:
Generar l'histograma d'una imatge i realitzar transformacions de la imatge. Binarització
- Activitats de laboratori addicionals:
Disseny dels algorismes d'histogramació i transformació d'imatges
|
|
4. Processat digital de la imatge. Operadors locals, transformacions lineals d'imatges, filtrat.
|
| T |
P |
L |
Alt |
L Ext |
Est |
A Ext |
Total |
| 5,0 |
1,0 |
4,0 |
0 |
4,0 |
8,0 |
0 |
22,0 |
|
Estudi i desenvolupament de funcions bàsiques a nivell de regions a l'entorn d'un píxel en imatges binàries i multinivell. Implementació de filtres i extracció de contorns.
- Laboratori:
Introducció a l'ús d'un sistema concret de tractament i visualització d'imatges 2D i 3D.
|
|
5. Tècniques de segmentació d'imatges
|
| T |
P |
L |
Alt |
L Ext |
Est |
A Ext |
Total |
| 2,0 |
0 |
2,0 |
0 |
1,0 |
4,0 |
0 |
9,0 |
|
Classificació de les tècniques de segmentació i estudi de les tècniques de processat basades en parametres, càlculs estadístics, anàlisi estructural de la imatge, etc. Algorismes per etiquetar les diferents regions obtingudes
- Activitats de laboratori addicionals:
Disseny de l'algorisme d'etiquetatge
|
|
6. Extracció de característiques
|
| T |
P |
L |
Alt |
L Ext |
Est |
A Ext |
Total |
| 2,0 |
2,0 |
2,0 |
0 |
1,0 |
3,0 |
0 |
10,0 |
|
Estudi i disseny d'algorismes que permeten parametritzar certes característiques dels objectes o regions continguts a la imatge.
- Activitats de laboratori addicionals:
Disseny dels algorismes d'extracció de característiques i presentació dels resultats
|
|
7. Reconèixement de patrons. Classificació d'objectes
|
| T |
P |
L |
Alt |
L Ext |
Est |
A Ext |
Total |
| 2,0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
4,0 |
0 |
6,0 |
|
|
Estudi de les tècniques de reconèixement a partir de característiques dels objectes o regions de la imatge.
|
|
8. Detecció i localització
|
| T |
P |
L |
Alt |
L Ext |
Est |
A Ext |
Total |
| 2,0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
2,0 |
0 |
4,0 |
|
|
Estudi de les tècniques de detecció i localització dels elements de l'escena a partir de les característiques extretes o de la imatge segmentada.
|
|
9. Extracció d'informació tridimensional
|
| T |
P |
L |
Alt |
L Ext |
Est |
A Ext |
Total |
| 3,0 |
2,0 |
0 |
0 |
0 |
4,0 |
0 |
9,0 |
|
|
Estudi de les tècniques d'extraccció de dades 3D mitjançant estereovisió, triangulació làser, llum estructurada o moviment.
|
|
10. Anàlisi del moviment
|
| T |
P |
L |
Alt |
L Ext |
Est |
A Ext |
Total |
| 1,0 |
1,0 |
2,0 |
0 |
3,0 |
4,0 |
0 |
11,0 |
|
Estudi de les tècniques de detecció i mesura del moviment a partir de diferències d'imatges o del flux òptic en una seqüència d'imatges. Adquisició d'imatges en moviment i seguiment d'un objecte en la seqüència d'imatges.
- Activitats de laboratori addicionals:
Disseny de l'algorisme de seguiment d'objectes considerant les necessitats d'optimitzar l'algorisme per treballar en temps real
|
|
11. Aplicacions de la visió per computador. Metodologia de la resolució de projectes de visió per computador.
|
| T |
P |
L |
Alt |
L Ext |
Est |
A Ext |
Total |
| 5,0 |
3,0 |
6,0 |
0 |
4,0 |
10,0 |
0 |
28,0 |
|
Estudi de les condicions de treball, requeriments i tècniques de resolució en els diferents camps d'aplicació de la visió, principalment el guiat de robots, la inspecció, detecció i localització i la mesura dimensional.
- Laboratori:
Generació de documentació de l'aplicació a desenvolupar: especificacions i passos a seguir
- Activitats de laboratori addicionals:
Estudi del problema a resoldre i disseny de l'algorisme a implementar.
|
|
12. Realitat augmentada
|
| T |
P |
L |
Alt |
L Ext |
Est |
A Ext |
Total |
| 1,0 |
0 |
2,0 |
0 |
0 |
2,0 |
0 |
5,0 |
|
|
Identificació de les necessitats de proporcionar una imatge més facilment interpretable per una persona, al nivell de resaltar certes característiques. S'aconsegueix a base de sobreposar elements gràfics sobre les zones més deficients de la imatge, o les d'especial interès, prèvia localització de les regions on s'ha d'afegir la informació.
|
|
13. Entorns de treball, llibreries de processadors i sistemes comercials
|
| T |
P |
L |
Alt |
L Ext |
Est |
A Ext |
Total |
| 2,0 |
0 |
4,0 |
4,0 |
2,0 |
2,0 |
0 |
14,0 |
|
Es tracta de conèixer els tipus d'eines existents(maquinari i programari) pel tractament d'imatges i visió per ordinador, i familiaritzar-se en algunes d'elles.
- Laboratori:
Recerca d'informació sobre sistemes de visió comercials i estudi dels mateixos.
- Activitats de laboratori addicionals:
Lectura i comprensió de la documentació o manual
|
| - Total per tipus |
T |
P |
L |
Alt |
L Ext |
Est |
A Ext |
Total |
| 33,0 |
12,0 |
26,0 |
4,0 |
18,0 |
52,0 |
0 |
145,0 |
- Hores addicionals dedicades a l'avaluació:
|
5,0 |
- Total hores de treball per l'estudiant |
150,0 |
|
Metodologia docent
No es farà distinció entre classes de teoria i problemes pel fet que es pretén que l'assignatura tingui un caire de disseny. Les classes teòriques es reforçaran amb exemples d'aplicació real, mostrant les possibles alternatives de disseny. Amb aquesta metodologia l'alumne anirà desenvolupant el sentit crític i aprendrà a resoldre els compromisos de disseny de forma òptima.
Mètode d'avaluació
Nota final = 0.7*Nota teoria + 0.3*Nota Laboratori.
Nota teoria = 0.4*P + 0.6*F o F (si F > Nota teoria).
P : Examen Parcial
F : Examen final.
Nota Laboratori:= S Li/n
on S és sumatori, Li la nota de la pràctica i, amb i= 1, 2..., n
(Totes les notes puntuen sobre 10)
Avaluació de les practiques
Per a l'avaluació de les pràctiques es valorarà:
1.Presentació a cada sessió del treball realitzat a la sessió anterior 0.3
2. Presentació final del software realitzat i l'aplicació desenvolupada a partir d'aquest. 0.5
3. Informes i el software desenvolupat 0.2
Bibliografía bàsica
- JAIN, R., KASTURI, R., SCHUNCK, B. G. Machine Vision, Mc Graw Hill , 1995.
- PAJARES, Gonzalo, DE LA CRUZ, Jesús M. Vision por computador.Imagenes digitales y aplicaciones, Ra-Ma, 2001.
- DE LA ESCALERA, Arturo Visión por Computador. Fundamentos y métodos, Prentice Hall, 2001.
Bibliografía complementària
- RUSS, John C. The Image Processing Handbook, CRC Press , 1995.
- Javier González Visión por Computador, Paraninfo, 1999.
- GONZÁLEZ, R. C., WINZ, P. Digital Image Processing, Addison-Wesley , .
- TORRAS, C. Computer Vision. Theory and Industrial Applications, Springer Verlag, 1992.
- SONKA, M., HLAVAC, V., BOYLE, R. Image Procesing Analysis and Machine Vision, ITP, 1999.
Enllaços web
-
 http://homepages.inf.ed.ac.uk/rbf/BOOKS/BANDB/bandb.htm
Llibre de Visió, en format electrònic:
Computer Vision: Dana Ballard and Chirs Brown
-
http://www.eeng.dcu.ie/~whelanp/ivsi/IVSI.pdf
Llibre en format electrònic:
Intelligent Vision Systems for Industry
-
http://homepages.inf.ed.ac.uk/rbf/CVonline/CVentry.htm
Computer Vision Encyclopedia:
Material en format electrònic que sota un índex molt ampli de visió per ordinador i tractament d'imatges, conté material de molts temes
Capacitats prèvies
No es necessiten coneixements addicionals als adquirits en les assignatures prèvies.
|
fib.upc.edu