Vision

Visi´n Artificial o
Domingo Mery

Departamento de Ingenier´ Inform´tica ıa a Universidad de Santiago de Chile Santiago de Chile 9 de enero de 2002

Departamento de Ingenier´ Inform´tica ıa a Universidad de Santiago de Chile Domingo Mery: Av. Ecuador 3659, Santiago de Chile eMail: dmery@ieee.org http://www.diinf.usach.cl/∼dmery

Prefacio
En este documento se pretende resumir el cursoVisi´n Artificial. Este curo so debe tomarse como una introducci´n a la teor´ desarrollada en las dos o ıa ultimas d´cadas por la comunidad de Computer Vision. Con esta teor´ es ´ e ıa posible analizar en detalle la informaci´n que puede ser obtenida a partir de o un conjunto de vistas de una escena. El curso comienza con una breve introducci´n al tema siguiendo con una o descripci´n de la la Teor´ quemejor modela la formaci´n de las im´genes: o ıa o a La Geometr´ Proyectiva. A continuaci´n se aprender´n los distintos modelos ıa o a existentes para establecer la funci´n de transferencia 3D → 2D en un Sistema o de Visi´n Artificial y se analizar´n los algoritmos m´s conocidos para llevar o a a a cabo la calibraci´n del sistema. En el siguiente cap´ o ıtulo del curso se estudiar´ la Visi´n Est´reoen el que se establecer´n las relaciones existentes entre a o e a dos, tres y cuatro vistas de una misma escena. Seguidamente, se mostrar´n a los principales algoritmos para hacer una reconstrucci´n 3D de una escena a o partir de sus vistas. En el siguiente cap´ ıtulo, Matching y Tracking, se estudiar´ c´mo se puede encontrar la correspondencia entre las distintas im´genes a o a de un objeto.Finalmente, se mostrar´n algunas aplicaciones de la Visi´n a o Artificial en distintas ´reas de Ciencias e Ingenier´ a ıa. Un agradecimiento muy sincero a mis alumnos y alumnas del curso de Visi´n o Artificial dictado en el Magister de Ingenier´ Inform´tica de la Universidad ıa a de Santiago de Chile y en la carrera de Ingenier´ El´ctrica de la Pontiıa e ficia Universidad Cat´lica de Chile. En especialquiero agradecer (en orden o alfab´tico) a Daniela Cer´n, Rolando D¨nner, Sebasti´n Fingerhuth, Roberto e o u a Mir, Egor Montecinos y Felipe Ochoa, quienes me ayudaron much´ ısimo a corregir el manuscrito original. Santiago, Navidad 2001

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´ Indice general
Prefacio Indice General 1. Introducci´n o 1.1. ¿Qu´ es la Visi´n Artificial? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . e o 1.2.Ejemplos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3. Historia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4. Ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Geometr´ Proyectiva ıa
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2.1. Planos, puntos y l´ ıneas rectas . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.2. Transformaciones Proyectivas 2D . . . . . . . .. . . . . . . . 12 2.3. Categorizaci´n de las Transformaciones Proyectivas 2D . . . . 17 o 2.3.1. Transformaci´n Isom´trica (Eucl´ o e ıdea) . . . . . . . . . . 17 2.3.2. Transformaci´n de Similitud . . . . . . . . . . . . . . . 19 o 2.3.3. Transformaci´n Af´ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 o ın 2.3.4. Transformaci´n Proyectiva General . . . . . . . . . . . 20 o 2.3.5. Resumen deTransformaciones Proyectivas 2D . . . . . 20 2.4. Transformaciones Proyectivas 3D . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.5. Ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 v

vi 3. Modelaci´n Geom´trica de un Sistema de Visi´n Artificial o e o 33

3.1. Descripci´n de un Sistema de Visi´n Artificial . . . . . . . . . 34 o o 3.1.1. El Manipulador . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 34 3.1.2. Fuente de Energ´ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 ıa 3.1.3. Sensor de Imagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.1.4. Conversor An´logo-Digital . . . . . . . . . . . . . . . . 35 a 3.1.5. Computador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.2. La C´mara Pinhole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 a 3.3. C´mara CCD . . . . . . ....