INTRODUÇÃO O QUE É VISÃO COMPUTACIONAL? - PDF
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Oswaldo Valgueiro Quintanilha
1 INTRODUÇÃO O QUE É VISÃO COMPUTACIONAL? Sinônimo Visão Computacional =========== Visão de Máquinas Análise de Imagens, Análise de Cenas Image Understanding Oposto Visão Computacional =========== Computação Gráfica Definição o Técnicas Computacionais para estimar ou explicitar propriedades geométricas e dinâmicas do mundo 3-D a partir de imagens 2-D.
2 Os Problemas e Escopos da Visão Computacional o Computar propriedades do mundo 3-D de uma ou mais imagens digitais Propriedades Geométricas Forma e posição de objetos sólidos Propriedades Dinâmicas Movimento de Objetos (velocidade etc.)
3 Ferramentas da Visão Computacional o Hardware Computador Adquirir e armazenar imagens Câmeras e/ou Canhões de Laser Sistema de Iluminação o Processamento das Imagens Algorítmos o Comunicação de Resultados
4 TEMAS RELACIONADOS COM VISÃO COMPUTACIONAL Disciplinas Relacionadas o Inteligência Artificial o Robótica o Processamento de Sinais o Reconhecimento de Padrões o Teoria de Controle o Psicologia o Neurociência o Outros
5 Disciplinas Interrelacionadas o Processamento de Imagens Propriedades de Imagens Transformações Imagem-Imagem Realce de Imagens o Melhora qualidade da imagem Compressão de Imagens o Compacta para transmissão Restauração o Elimina efeitos de degradação Extração de Características o Localiza contornos ou áreas texturadas Outras Operações
6 Passos Fundamentais em Processamento de Imagens R. C. Gonzales, R. E. Woods, Processamento de Imagens Digitais, Editora Pearson do Brasil, 3ª Edição, São Paulo, 2009.
7 o Reconhecimento de Padrões (Pattern Recognition) Reconhece e Classifica Objetos Áreas de Interesse ( visão computacional reconhecimento de padrões estatístico redes neurais codificação e processamento de imagens análise de texturas e formas análise de padrões biomédicos e sistemas de informações sensoreamento remoto reconhecimento de voz
8 aplicações industriais de reconhecimento de padrões e de processamento de imagens processamento de documentos sistemas de multimídia análise de linguagem natural robótica arquitetura de hardware especiais pacotes de software
9 o Fotogrametria (International Society of Photogrammetry and Remote Sensing) Pode ser dividida em: Tipo de lentes Obtenção de medições precisas e confiáveis a partir de imagens, por método não invasivo. Fotogrametria de longa distância (far range) o Ajuste de distância no infinito Fotogrametria de curta distância (close range) o Ajuste de distância com valores finitos
10 Outra Classificação: Fotogrametria aérea (predomina longa distância) Fotogrametria terrestre (predomina curta distância)
11 Vantagens da Utilização de Sistemas Fotogramétricos o Medições simultâneas de vários pontos de um único ponto o Armazenamento de resultados para processamento posterior o Pode capturar eventos rápidos o Potencial de alta precisão o Monitoramento da Confiabilidade Estatística do procedimento o Medição pode ser ajustada para a escala do problema o Incorporação de informações adicionais como por ex. distâncias medidas o Técnicas bem desenvolvidas
12 Limitações dos sistemas Fotogramétricos o Geometria: exige-se linha de visão desimpedida, o que pode ser difícil com múltiplas câmeras. o Ajuste (set up): sistema precisa ser inicializado e calibrado previamente. o Complexidade: os sistemas geralmente possuem vários graus de liberdade, o que dificulta o trabalho de medição. o Custo: geralmente alto. Poucos sistemas baratos (off-the-shelf) o Captura da Imagem: brilhos refletidos e efeitos especulares podem exigir iluminação controlada.
13 Áreas de Aplicação e Pesquisa da Visão Computacional o Pesquisa Detecção de Características de Imagens Representação de Contornos Segmentação baseada em Características Análise de Imagens de Profundidade Representação e Modelagem de Formas
14 Reconstruçao de Formas a partir de (X) (produção de imagens de profundidade a partir de imagens de intensidade) Estéreo Movimento Focar/desfocar Zoom Contornos Texturas Sombreamento Visão Estéreo
15 Análise de movimento Visão em Cores Visão Ativa Invariantes Sistemas Descalibrados e Auto-calibráveis Detecção de Objetos Reconhecimento 3-D de Objetos Localização 3-D de Objetos Arquiteturas de Tempo Real e de Alta Performance
16 o Aplicações Inspeção Industrial e Controle de Qualidade Engenharia Reversa Fiscalização e Segurança Reconhecimento de Faces Reconhecimento de Gestos Monitoramento de Estradas
17 Veículos Autônomos Terrestres Sub-aquáticos Espaciais Sistemas Robóticos Mão-Olho (Hand-eye) Aplicações Espaciais Aplicações Militares
18 Análise de Imagens Médicas Imagens Mamográficas Tomografia Computadorizada Raios-X Ultra-sonografia Banco de Dados de Imagens Realidade Virtual, Telepresença e Telerobótica
19 IMAGENS EM VISÃO COMPUTACIONAL
20 Estruturas biológicas para visão em insetos: múltiplas imagens, olhos secundários e bicromáticos.
21 Mosca do mel: olhos compostos, múltiplas imagens e visão tricromática como os humanos (diferentes faixas cromáticas). Duas formas produzem a mesma imagem.
22 Olho humano: baseado em lentes e tricromáticos. Olho de uma vieira (scallop eyes) : visão com espelho côncavo.
23 Estrutura a partir de Movimento Incremental, mostrando posições de fotografias e a estrutura completa.
24 Fluxo Óptico
25 Fluxo Óptico
26 Casamento Estéreo (Stereo Matching)
27 Rastreamento de Pessoas
28 Detecção de Faces
29 Optical Character Recognition (OCR)
30 Inspeção de Máquinas: inspeção rápida para controle de qualidade usando visão estereoscópica com iluminação específica para medir tolerâncias em asas de aeronaves e/ou partes automotivas.
31 No varejo: Reconhecimento de objetos em linhas automatizadas para checkout.
32 Imagens médicas: registro de imageamento pré e intra-cirúrgicos.
33 Segurança automotiva: detecção de obstáculos inesperados, como pedestres na rua, em condições em que as técnicas de visão ativas, tais como RADAR ou LIDAR, não funcionam bem
34 Vigilância: monitoramento de intrusos, analise de tráfego de uma estrada.
35 Industrial automation and inspection: Automotive industry CogniTens (Ramat-Hasharon, Israel). Has developed a system for accurate scanning of 3D objects for the automotive and other industries. The system uses a 4-camera head with projection of textured illumination to enable accurate stereo matching.
36 Perceptron (Plymouth, Michigan). Creates 3D laser scanning systems for automotive and other applications.
37 Industrial automation and inspection: Electronics industry KLA-Tencor (San Jose, California). Systems for inspection and process control in semiconductor manufacturing. Wafer Geometry and Nanotopography Metrology systems Film Metrology Tools
38 Mais exemplos de aplicações industriais de Visão Computacional em:
39 MUNDO DA VISÃO COMPUTACIONAL Conferências, Revistas e Livros o Conferências International Conference on Computer Vision (ICCV) International Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR) European Conference on Computer Vision International Conference on Image Processing (ICIP) International Conference on Pattern recognition (ICPR)
40 o Revistas International Journal of Computer Vision IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Inteligence Computer Vision and Image Understanding Machine Vision and its Applications Image and Vision Computing Journal Journal of the Optical Society of America A Pattern Recognition Pattern Recognition Letters IEEE Transactions on Image Processing IEEE Poceediongs: Vision, Image and Signal Processing Biological Cybernetics Neural Computation Atificial Intelligence
41 o Livros Peter Corke, Robotics, Vision and Control: Fundamental Algorithms in MatLab, Springer, 2011., Richard Szeliski, Computer Vision: Algorithms and Applications, September 3, 2010 draft, o Internet Annotated Computer Vision Bibliography
42 o Software Matemático Numerical Recipes C, FORTRAN e Pascal MatLab MathCad Mathematica Scilab
43 O CURSO Aquisição, Atenuação de Ruídos Imagens Extração de Características Análise Diferencial de Movimento Características Fluxo Ótico Calibração Reconheci - mento Estéreo Forma a partir de Imagens de Intensidade Análise de Imagens a partir de Características Análise de Fluxo Ótico Parâmetros do Sistema Identificação do Objeto Localização do Objeto Estrutura 3D Movimento 3D
Programa de Formação Complementar em Sistemas de Processamento Digital de Imagens em Colaboração com a Indústria para Alunos de Graduação
Programa de Formação Complementar em Sistemas de Processamento Digital de Imagens em Colaboração com a Indústria para Alunos de Graduação Waldir S. S. Júnior 1, Celso B. Carvalho 1, Kenny V. dos Santos