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“1920-2015: un Siglo de Visión por
Computador”
Rafael Medina Carnicer
Catedrático de Ciencia de la Computación
e Inteligencia Artificial
Escuela Politécnica Superior de Córdoba
Universidad de Córdoba
Visión por Computador: El Principio


Primera experiencia en
el año 1920.
El interés inicial fue
periodístico
Visión por Computador: Cómo un
ordenador “entiende” una imagen
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1=BLANCO

0=NEGRO

// retardo de tiempo
Visión por Computador: Procesar una
imagen

“Transformar un conjunto de
números en otro.
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Visión por Computador: Fundamentos
de una imágen digital
Suponga un rango [0=NEGRO, 255=BLANCO]. En
tonces 127 sería un “gris” formado por la mitad de
blanco y la mitad de negro

70, 71, 72,………..71//

75, 73, 70,………..74//

……………………//

220, 225, 235,…..224 //

……………………//

72, 73, 76,…………..//
Visión por Computador: El Primer
objetivo práctico fue la mejora de la
salud

La baja calidad de una imagen era evidente, por lo
que la mejora de la calidad fue el principal interés
al principio.
Visión por Computador: Área de
Investigación transversal
Visión por Computador: la principal
dificultad era la velocidad de cómputo


Procesar una imagen: Principio básico de un filtro
para eliminar ruido.
Convolución:



H(x)= ∫ F(t) * G(t-x) dt
F(y)= describe una fila de la imagen
G(y)=e-(y)↑2
Visión por Computador: a mayor
velocidad de cómputo aplicaciones
cada vez más interesantes

La inteligencia de “localizar” de forma automática
un objeto de interés olvidando el resto:
Visión por Computador: a mayor
velocidad de cómputo aplicaciones
cada vez más interesantes.
“De la Visión por Computador a la
Visión Artificial (2000-2015)”
Visión Artificial es a Inteligencia Artificial como
Oftalmología es a Medicina.
. Inteligencia Artificial:
- Procedimientos que permitan a las máquinas tomar decisiones que sólo son
posibles para los seres humanos en función de su “inteligencia”
La Visión Artificial:
- Procedimientos que permitan a las máquinas tomar decisiones que sólo son
posibles para los seres humanos en función de “LO QUE VEN” y de su
inteligencia
El ciclo de la investigación, básica
y aplicada, en cualquier campo del
saber
Utopía
Imposible
Posible
Visión Artificial: la utopía y las
diferentes interpretaciones
“Cualquier decisión que esté basada en lo que
observa una persona es reproducible y mejorable por
una máquina.”

Una interpretación mala: Se trata de sustituir, por
máquinas, a los seres humanos en cualquier tipo de
trabajo

La interpretación correcta: Se trata de construir
máquinas que realicen las labores tediosas o
peligrosas que hacemos los seres humanos para
ayudarnos a tomar decisiones, nunca para
sustituirnos.

Visión Artificial: ¿qué se ha hecho
y qué se hace?



Es imposible exponer los miles de aplicaciones de la Visión Artificial que ya
existen. La Visión Artificial en una ciencia muy aplicada y transversal
Todo lo que ahora se hace es posible gracias al enorme poder de cálculo de los
ordenadores convencionales y a los abaratamientos de costes en el material
necesario. Con sólo 1000 Euros usted puede construir aplicaciones de Visión
Artificial muy atractivas.
En Visión Artificial los costes actuales sólo se deben “a las ideas de los
investigadores y al conocimiento que poseen”. Ese coste es imposible de evaluar
porque para hacerlo habría que fijar el precio de “Diga usted a una máquina
que modifique matrices de números para que tome la misma
decisión que yo tomaría, o incluso mejor, y que eso funcione”
Visión Artificial: el estado actual

Unos cuantos ejemplos “locales” para mostrar el
presente:

Análisis de movilidad en humanos

Atención a la dependencia de los mayores en su hogar

Almacenamiento de residuos de Centrales Nucleares en
condiciones de estricta seguridad

Visión 3D para Robot Quirúrgico
Visión Artificial: El análisis automático
de la movilidad


La movilidad del ser humano se ve gravemente
afectada por múltiples enfermedades y en algunas
de ellas la evolución de la enfermedad se refleja en
perdidas acusadas de movilidad.
Los diagnósticos siempre se han basado en
observación visual de radiografías y tras el
diagnóstico se suministran fármacos que intenten
detener la evolución y mejoren la movilidad del
enfermo. Esta dinámica implica radiar a una
persona varias veces durante un relativamente
corto período de tiempo
Visión Artificial: El análisis automático
de la movilidad
Visión Artificial: el análisis automático
de movilidad


Hospital Universitario
Reina Sofía
Espondilitis
anquilosante


Curva de movilidad
personal
Prueba totalmente
inocua.
Visión Artificial: El análisis automático
de la movilidad
Visión Artificial: Las ideas
originales, que suelen ser
elementales, surgen únicamente de
ser muy observador
Visión Artificial: Atención a los
mayores en el hogar: Dependencia

Intentar aportar algo en esta temática exigía:
“algo” para que una máquina pueda “detectar y
seguir” a personas en el hogar
 Diseñar
“algo” para que una máquina pueda “saber”
que actividad está realizando esa persona
 Diseñar
“algo” para que una máquina “detecte
inmediatamente” que la actividad de esa persona no es
la normal y “generar una alarma” para que reciba
ayuda.
 Diseñar
Visión Artificial: Atención a la
dependencia de los mayores en su
hogar



LA IDEA ORIGINAL:
Los mosquitos detectan a las personas por el cambio de
temperatura cuando alguna está en su entorno. A partir de
ahí siguen a la persona porque detectan el “movimiento
del cambio de temperatura”
Únicamente hay que cambiar mosquitos por puntos en la
imagen y el “cambio de temperatura” por el “cambio de la
imagen”
Visión Artificial: Midiendo
radiactividad a través de
Reconstrucción Volumétrica


ENRESA es la empresa pública que debe gestionar todos
los residuos nucleares que se producen en España para
almacenarlos de forma correcta sin ningún peligro para la
población.
Para su almacenamiento correcto deben conocer el índice
de radiactividad de cualquier objeto que esté en una
Central Nuclear (posible residuo nuclear) y ese indice sólo
se puede calcular a partir de la SUPERFICIE 3D. Eso sí,
el objeto puede tener cualquier geometría: forma, huecos,
irregularidades.....
Visión Artificial: Reconstrucción
Volumétrica
LAS IDEAS ORIGINALES:

(1) Es fácil dividir una escena 2D en cuadrados de
área conocida. Sólo debería contar el número de
cuadrados que se encuentran dentro del objeto a
medir. Si tengo 2 imágenes 2D de un mismo objeto
y he hecho eso en cada una sólo tengo que casar esos
cuadrados para construir cubos de volumen
conocido. El número de cubos es el volumen y a
partir de ahí obtengo la superficie
Visión Artificial: Reconstrucción
Volumétrica
LAS IDEAS ORIGINALES:

(2) El juego de dados denominado el mentiroso
consiste en adivinar si el anterior jugador me miente
sobre lo que me dice. Cambie usted jugadores por
cámaras y ya está: si alguna cámara “está mintiendo”
el ordenador no tendrá em cuenta la información que
suministra, para hacer su trabajo “colectivo” bien .

Para saber quien miente en cada momento “el ordenador
usa sólo la información previa sobre mentiras de las
cámaras durante el proceso”.

El sistema sólo fallaría si en un instante la mayoría de
cámaras estuvieran mintiendo, pero eso nunca pasa en
Visión Artificial
Visión Artificial: Reconstrucción
Volumétrica

Instalado y funcionando en la Central Nuclear José
Cabrera
(Zorita) actualmente en proceso de
desmantelamiento
Visión 3D para Robot Quirúrgico
C.O.R.D.O.B.A.
“COmplex Robotic Device Original
Building in Andalucia“
Visión 3D para Robot Quirúrgico

El ordenador se ocupa de que cada uno de sus ojos vea una única imagen.

Para ello usa las gafas 3D

El resto lo hace su propio cerebro
Visión 3D para Robot Quirúrgico


Si usted quiere que el robot haga mas cosas el ordenador sólo tiene que calcular la
tercera coordenada de cada punto
Resolver un simple sistema de ecuaciones que el ordenador lo hace en tiempo
real.
Visión Artificial: Una Ciencia basada en la
observación del comportamiento de los demás y
de uno mismo




Material reflectante que se vende en nuestra “feria” para los
niños
Mosquitos que nos siguen al detectar cambios de temperatura
Division de una escena en cuadrados combinado con la
dinámica del juego de dados denominado “el mentiroso”
Es su cerebro el que permite dotar de vision 3D a un robot. Sólo
hay que mandarle la información , por separado, a cada ojo.
“En Visión Artificial lo importante son las ideas. Pero esas ideas
no surgen de la nada. Surgen de ser muy observador, de tí mismo,
de los demás, del mundo en el que vives y de todo lo que has
aprendido en tu vida sobre cualquier temática”
¿El Futuro de la Visión Artificial?

Un ejemplo de Utopía hace muy poco tiempo:


Construya usted un sistema basado sólo en cámaras
convencionales que :

Permita ver lo que hay en el interior del cuerpo de un ser humano
cuando el mismo camina.

No se pueden usar Radiografías, ni T.A.C., ni Resonancias Magnéticas
Restricción de la utopía: bajo las mismas restricciones ver
principales articulaciones del aparato locomotor

Experiencia reciente
“(1920-2015) + 5: un Siglo de Visión por
Computador”
Muchas gracias por su paciencia
Rafael Medina Carnicer
Catedrático de Ciencia de la Computación
e Inteligencia Artificial
Escuela Politécnica Superior de Córdoba
Universidad de Córdoba