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Programación del algoritmo POCS para mejorar la resolución de imágenes de campos de cultivoPérez Reátegui, Daniel Ernesto 09 December 2015 (has links)
El presente trabajo de tesis surgió debido a la necesidad de obtener imágenes de
campos de cultivo de alta resolución a partir de un conjunto de imágenes de baja
resolución capturadas por un dispositivo óptico.
La propiedad de desplazamiento sub-pixel existente entre las imágenes de baja
resolución capturadas por el dispositivo óptico hace posible la obtención de imágenes
digitales de alta resolución mediante la aplicación de un algoritmo de reconstrucción de
imágenes. Con el fin de poder incrementar la resolución de las imágenes de campos
de cultivo, de tal modo que estas puedan ser procesadas y analizadas con mayor
precisión, se seleccionó y programó el algoritmo POCS (Projections Onto Convex Sets)
debido a su robustez, simplicidad y flexibilidad para incorporar información conocida a
priori de las imágenes deseadas al proceso de reconstrucción.
El presente trabajo se desarrolla en cuatro capítulos. En el primer capítulo se presenta
el concepto de Agricultura de Precisión y la necesidad de aplicar técnicas que mejoren
la resolución de imágenes de campos de cultivo. En el segundo capítulo se describen
los principales problemas que presentan los dispositivos ópticos para aumentar la
resolución de imágenes, se presenta el modelo que describe el proceso de
degradación de imágenes y se realiza un recuento de los principales algoritmos que
aumentan la resolución de las mismas. En el tercer capítulo se presentan los objetivos
del presente trabajo de tesis, se detalla el marco teórico del algoritmo POCS y se
muestra la programación del mismo. En el cuarto capítulo se definen las métricas
usadas para evaluar el algoritmo y se presentan los resultados de diversas pruebas
aplicadas a las imágenes de campos de cultivo.
Finalmente, se concluyó que el algoritmo POCS incrementa la resolución de imágenes
de campos de cultivo de manera satisfactoria, además, se concluyó que POCS
presentó mejor desempeño con respecto a los algoritmos de interpolación y de
deconvolución que formaron parte de las pruebas.
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Diseño de un algoritmo para el análisis de carreteras basado en procesamiento de imágenesVelásquez Rodríguez, José Luis 02 September 2011 (has links)
El presente trabajo nace de la idea de intentar solucionar la problemática de
los accidentes de tránsito en carreteras, especialmente de los buses
interprovi ncia les.
La idea es situar una cámara de video en la parte superior del vehículo y
mediante el algoritmo desarrollado, determinar si el bus está en su carril o
si se está desviando. Se plantea el reconocimiento y análisis de las líneas de
las carreteras mediante el procesamiento de imágenes.
Con el objetivo de implementar un sistema de análisis completo y
aprovechando las capacidades del procesamiento de imágenes, se ha
planteado reconocer las líneas y distinguirlas de acuerdo a sus
características. Considerando las líneas de la pista en zona de carretera, se
tienen cuatro tipos:
Línea blanca continua: indica los límites de la pista.
Línea amarilla continua: indica pista de doble sentido, lo cual significa
que no se puede cambiar de carril.
Línea blanca segmentada o discontinua: significa división de carriles y
tránsito en la misma dirección.
Línea amarilla segmentada o discontinua: significa que la pista es de
doble sentido, sin embargo está permitido el cambio de carril.
Para el presente trabajo de investigació..n, se consideran tres tipos de líneas:
Líneas continuas (blancas o amarillas), líneas discontinuas blancas y líneas
discontinuas amarillas. Entonces al reconocer alguna línea, se analizará
para saber qué tipo es y finalmente el sistema marcará las líneas para
indicar los bordes de los carriles sobre la carretera.
El desarrollo del algoritmo se dividió en tres partes: segmentación de todos
los objetos que contrastan con el color del pavimento, identificación de las
líneas y clasificación de las líneas encontradas.
En la segmentación de los objetos se utilizó primero Umbralización
automática. Este proceso reconocía la tonalidad de gris que marcaba la
diferencia entre la tonalidad del pavimento y la de las líneas. Sin embargo,
usando este método no se obtuvo los resultados esperados debido a la
presencia de líneas con distintas tonalidades. Entonces se usó un filtro
detector de contrastes de tal manera que con esto sólo se tiene una idea
dónde pueden estar las líneas. Luego se usa esto como máscara y se hace
una umbralización automática en cada región independiente hallada en el
filtro.
La identificación de las líneas fue un proceso más empírico. Ya que primero
se obtuvieron los datos de los objetos: área, longitud, ancho, ángulo y
centro de gravedad (centroide). Luego se estableció un rango de valores -
hallado experimentalmente- de cada parámetro que mediante
comparaciones, se concluía si es que se trataba de una línea. En esta parte
se tuvo que hacer muchos ajustes luego de las pruebas. Puesto que en un
principio se trabajó con líneas casi ideales y el rango fue muy reducido.
En la clasificación de las líneas, también se uso un método similar al
anterior: basado en comparaciones. Aunque en esta parte fue necesario
tener mayores consideraciones para el desarrollo del algoritmo. Se tuvo que
considerar el tema de la perspectiva para saber obtener mediciones más
exactas con relación a la realidad.
Finalmente un sistema de ayuda o asistencia al conductor para buses
interprovinciales, tendría como base e.ste algoritmo de análisis desarrollado.
Sin embargo faltaría establecer el sistema de control que recibiría las
señales del algoritmo de reconocimiento y emitiría las salidas hacia los
actuadores ya sea de manera pasiva (algún tipo de sonido o luz) o activa
(control del volante o de los frenos). De tal manera que el bus pueda ser
más seguro ante errores del chofer.
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Estimación automática de la varianza y discriminación de distribuciones de ruido en imágenes digitalesReátegui Woll, Jaime Cesar 13 May 2013 (has links)
Existen diversos sistemas de adquisición de imágenes, algunos de ellos son: CCD (Charge
Couple Devices), sistemas basados en luz coherente, MRI (Magnetic Resonance Imaging),
imágenes SAR (Radar de apertura sintética), etc. En todos los casos, las imágenes generadas
se encuentran afectadas en alguna medida por distintos tipos de ruido. Se han estudiado y
desarrollado diversos métodos para eliminar el ruido presente, para así obtener una mejor
estimación de la escena de interés. La mayoría de algoritmos de restauración de imágenes
digitales asumen que la clase de ruido y sus parámetros característicos son conocidos (p.e:
varianza, coeficiente de variación, etc.).
En la presente tesis se desarrolla e implementa un algoritmo para la estimación automática
de la varianza y discriminación de la distribución del ruido presente en una imagen digital. La
metodología propuesta se encuentra dividida en dos bloques principales. El primer bloque
estima la varianza del ruido presente en la imagen utilizando un método basado en el cálculo
de la moda de las varianzas obtenidas a partir de ventanas locales (segmentos de la imagen). El
segundo bloque transforma una distribución de ruido específica en una distribución Gaussiana
con varianza unitaria utilizando transformaciones de estabilización de varianza. Estos dos
bloques trabajan de manera conjunta y automática haciendo uso de diversas reglas de decisión
para, finalmente, poder discriminar la distribución que presenta la imagen digital analizada.
El algoritmo será implementado en el software MATLAB y será capaz de discriminar
entre las siguientes cuatro tipos de ruido: aditivo Gaussiano, multiplicativo Gamma,
multiplicativo Rayleigh y Poisson. Los resultados computacionales se obtendrán a partir de
imágenes con ruido cuya distribución y magnitud son conocidas. Los resultados obtenidos
pueden ser utilizados luego para distintos tipos de pruebas.
El orden que sigue la tesis es el siguiente: En el primer capítulo se define puntualmente el
problema que se busca resolver. En el segundo capítulo se cubren todos los aspectos teóricos
necesarios, así como los diversos métodos, algoritmos o estudios realizados anteriormente
sobre este tema. El diagrama de bloques y los detalles del algoritmo se especifican en el
capítulo tres. Por último, se presentan los resultados en el capítulo cuatro seguido de las
conclusiones y recomendaciones.
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Diseño de sistema de cálculo de tiempo de exposición aplicado a un sistema de adquisición de imágenes multiespectralesBaca Berrío, Warren 14 May 2014 (has links)
La agricultura de precisión se beneficia del uso de tecnologías de información para
aumentar la productividad de los cultivos y aminorar los problemas como plagas o
mal uso de recursos. Dentro de estas tecnologías se encuentra el sensado remoto,
que valiéndose del uso de imágenes tomadas a gran altura, permite diagnosticar el
estado de una cosecha, realizar un seguimiento técnico del cultivo así como también
prevenir diversos inconvenientes.
La presente tesis está enmarcada en el uso de la tecnología de sensado remoto y
parte de estudios previos en los que se utilizaron imágenes multiespectrales aéreas
para el análisis de diversos cultivos. Esto se dio en el marco del proyecto
“Agricultura de Precisión para la Producción de Cultivos de Seguridad Alimentaria y
de Agro Exportación” patrocinado por el Centro Internacional de la Papa (CIP) y el
Fondo Nacional de Ciencia y Tecnología. (FINCYT).
En el proyecto mencionado se utilizó un par de cámaras adaptadas para la
captación de imágenes en los espectros rojo e infrarrojo cercano, las cuales iban
instaladas dentro de un aeromodelo que efectuaba el recorrido sobre el cultivo o
plantación.Se encontró que las imágenes adquiridas tenían gran cantidad de pixeles
oscuros o saturados, identificando la causa como la falta de control sobre el tiempo
de exposición que utilizaban las cámaras a bordo.
Este estudio presenta el desarrollo de un controlador para el tiempo de exposición
de dichas cámaras haciendo uso de lógica difusa para su modelado y programación.
El primer capítulo enmarca la necesidad de contar con recursos descriptivos de
plantaciones aprovechando tecnología de bajo costo frente a las opciones del
mercado. El segundo capítulo, describe distintas formas de adaptación de
parámetros en cámaras digitales y aborda el diseño en lógica difusa como
alternativa a estos métodos. El tercer capítulo, describe el diseño del controlador y
los programas encargados de realizar tanto la modificación del tiempo de
exposición, como la muestra de información hacia los usuarios finales. Finalmente
el cuarto capítulo muestra las conclusiones y plantea recomendaciones para futuros
proyectos basados en este estudio.
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Propuesta de técnica para la estimación de densidad mamaria en mamografías digitales utilizando técnicas de segmentación y estimadores globalesSegura del Río, César Whesly 29 October 2014 (has links)
Anualmente un millón y medio de nuevos casos de cáncer de mama son
diagnosticados alrededor del mundo. Por tal motivo, se han establecido estrategias de
despistaje temprano de cáncer de mama que utilicen a la mamografía como principal
herramienta. Adicionalmente, se han evaluado diversas variables clínicas que han sido
capaces de estimar el riesgo a desarrollar esta neoplasia. Entre estas variables se
encuentra la densidad mamaria o tejido denso catalogado como principal indicador del
cáncer de mama. La densidad mamaria o tejido denso de la mama incrementa de 3.5
a 5 veces el riesgo de adquirir cáncer de mama.
La mamografía es una imagen formada a partir del principio de rayos X, describe a los
tejidos de la mama y permite la evaluación del estado clínico de los pacientes. Se
utilizan dos acercamientos para su estudio, estos consisten en el análisis cualitativo y
cuantitativo. En el primero se utiliza el criterio de la observación del médico para dar su
juicio de cada caso. En el segundo se procesan digitalmente mamografías y se les
aplican técnicas de segmentación, luego se utilizan métodos cuantificables como
estimadores globales. La segmentación consiste en subdividir una mamografía en los
tejidos que la constituyen mientras que los estimadores globales son algoritmos que se
aplican a la imagen completa y brindan indicadores cuantitativos de esta.
El objetivo de la presente tesis es realizar una comparación entre el tejido denso
obtenido mediante los técnicas de segmentación de Bden, bimodal, C-medias difusas
y Otsu con el establecido por un patrón de oro (segmentación manual de experto). A
partir de las comparaciones, se propondrá un algoritmo de segmentación validado en
base a estimadores globales. Para alcanzar dicho objetivo, se cumplirán los siguientes
objetivos específicos: implementación de técnicas de segmentación de Bden, bimodal,
C-medias difusas y Otsu para calcular el tejido denso; implementación de estimadores
globales intersección sobre unión, índice de similitud estructural (SSIM) y norma L2;
comparación cuantitativa del tejido denso entre mamografías segmentadas y
mamografías del patrón de oro; implementación de propuesta de técnica de
segmentación y cálculo de tejido denso de la mama.
Se ha encontrado que la propuesta de técnica de segmentación implementada para el
cálculo de tejido denso es superior a las demás técnicas en base a estimadores
globales. La técnica propuesta también demuestra un mayor grado de correlación con
el tejido denso calculado por los médicos que las segmentaciónes de Bden, bimodal,
C-medias difusas y Otsu.
Se ha encontrado que en base a los estimadores globales de intersección sobre unión
y SSIM la técnica de segmentación propuesta presenta mejores resultados que las
técnicas implementadas de Bden, bimodal, C-medias difusas y Otsu. El coeficiente de
Pearson es el mejor indicador del grado de correlación que existe entre los porcentajes
de tejido denso calculado por los médicos y la técnica propuesta que con el calculado
por las demás técnicas.
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Diseño e implementación de un algoritmo para el registro de imágenes aéreas ortorectificadas aplicado en la supervisión agrícolaMeza Zurita, Fernando Javier 08 July 2015 (has links)
La presente tesis muestra el diseño e implementación de un sistema de registro de
imágenes aéreas orientado a la agricultura de precisión. Este sistema cuenta con la
particularidad que las imágenes pasarán por un pre procesamiento de corrección
geométrica para mejorar la calidad del registro. Este sistema permitirá la generación
de panoramas globales de los campos de cultivo con la finalidad de obtener
información correctamente localizada del campo analizado.
El documento está dividido en 4 capítulos y su estructura es de la siguiente manera:
En el capítulo 1, se analiza la problemática de la agricultura de precisión y el sensado
remoto, así como también se expone la aplicación y la problemática del uso de
aeromodelos e imágenes aéreas en la agricultura de precisión.
En el capítulo 2, se exponen los temas de registro y ortorectificación de imágenes
como solución cuando se trabaja con imágenes aéreas orientado a la agricultura de
precisión
En el capítulo 3, se explican los objetivos de este proyecto y se desarrolla
detalladamente el sistema diseñado. Se definen las características particulares del
vuelo para la obtención de las imágenes aéreas, a partir de estas características se
realiza la selección de algoritmos y se desarrolla el modelo propuesto y una
explicación detallada de los pasos y algoritmos usados en este proceso.
Finalmente, en el capítulo 4, se muestra la evaluación del sistema propuesto, el cual
estará dividido en dos partes, en una primera instancia se evaluará únicamente la
generación de mosaicos a partir de un banco de imágenes que se tendrá de
referencia y posteriormente se evaluará todo el sistema completo utilizando
imágenes aéreas reales adquiridas en la PUCP
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Adaptación de los algoritmos SIFT y LSH para la diferenciación de archivos de imágenesRamirez Franco, Tania Gabriela, Ibañez Quispe, Ila 27 June 2016 (has links)
El almacenamiento digital de información se ha vuelto un proceso cotidiano para
todo aquel que disponga de algún dispositivo electrónico. Al tratarse de un proceso
tan frecuente, es muy común que se almacenen grandes cantidades de datos/información, volví ´endose ardua su administración. Esto aplica a todos los tipos de datos
digitales.
El presente proyecto se enfoca en los problemas de almacenamiento de archivos
de imágenes, como la gran repetición de archivos, elaborando una solución que permita
aminorar el problema. El objetivo del proyecto es construir una herramienta que
facilite la búsqueda de archivos de imagen que contengan contenidos similares. Para
lograr el objetivo, se evaluaron herramientas que permitieran manipular la información
de los archivos de imagen de manera que se puedan obtener los datos necesarios
para realizar un proceso de comparación. Se decidió utilizar las herramientas SIFT
y LSH y se procedió a adecuarlas para su funcionamiento de acuerdo a los criterios
establecidos durante la investigación.
Finalmente, se pudo elaborar una solución que permite realizar la comparación de
un grupo de imágenes, mostrando porcentajes de similitud entre estas para así poder
saber que imágenes son similares entre sí.
En el primer capítulo del presente documento se desarrolla el problema a tratar
y se explican los términos que se utilizan a lo largo de todo el documento. En el siguiente
capítulo se encuentran los objetivos de la tesis, así como los resultados que
se pretende obtener y las herramientas que se utilizaron para la elaboración de la
solución. En los capítulos siguientes, se desarrollan uno por uno los objetivos alcanzados
y en el ´ ultimo capítulo se encuentran las conclusiones y comentarios sobre el
trabajo realizado.
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Diseño e implementación de un dispositivo de adquisición de imágenes para el PUCP-SAT1Vilchez Lagos, Neils Edison 12 July 2016 (has links)
En la actualidad el uso de los satélites es variado y destacan las misiones comerciales, científicas y militares. Estos se utilizan en el campo de las telecomunicaciones, en los sistemas de posicionamiento global, en la teledetección, en el campo de la meteorología, en el estudio de la radiación, en la exploración del espacio y muchas más aplicaciones.
Encontramos satélites cada vez más pequeños como los nano y pico-satélites que permiten, a pequeñas empresas y universidades de todo el mundo desarrollar tecnología espacial en los sistemas de energía, de control, de comunicación, diseño estructural, cargas útiles, entre otros como por ejemplo un sistema de adquisición de imágenes.
La Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP) desarrolla su propia tecnología espacial al elaborar el nano-satélite PUCP-SAT-1, el femto-satélite POCKET-PUCP y otros satélites futuros. La presente tesis tiene como objetivo principal el diseño e implementación de un prototipo de un sistema de adquisición de imágenes, cuyo volumen debe ser menor al de un octavo del volumen de un CubeSat.
Para el desarrollo del sistema se llevará a cabo el análisis del hardware más adecuado para el satélite considerando el entorno de su órbita. Se diseñará e implementará el hardware y software necesarios para lograr la captura de imágenes y almacenarlas en una memoria flash.
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Diseño de un sistema de video-monitoreo IP para la sala de manufactura del Centro de Tecnologías Avanzadas de Manufactura (CETAM)Laura Namuche, Gigi Vanessa 04 February 2014 (has links)
La tecnología actual busca desarrollar y explotar las herramientas que emergen con el
transcurso de los años. En la rama de las comunicaciones, se ha incrementado el uso de
video-monitoreo y video-vigilancia. La diferencia entre ambas es únicamente el modo de
almacenar la información; mientras el primero tiene como objetivo transmitir los videos sin
ser almacenados, el segundo se basa en guardar dicha información ocupando gran
cantidad de memoria para luego ser analizada.
La presente tesis está enfocada en el diseño del sistema de video-monitoreo IP en el
Laboratorio de Manufactura del Centro de Tecnologías Avanzadas de Manufactura
(CETAM) que se encuentra ubicado en la Pontificia Universidad Católica del Perú
(PUCP), el cual basa su funcionamiento en el desarrollo de un prototipo conformado por
cámaras IP, las cuales serán los dispositivos de transmisión de video; inyectadores PoE,
encargados de transmitir energía eléctrica a través de cable de datos Ethernet; un switch;
servidores de Streaming y Web para la transmisión de datos a través de Internet.
En los siguientes capítulos se detallarán las herramientas y tecnologías que se han
estudiado y elegido para la selección de las cámaras IP, cuál es el funcionamiento de los
inyectores PoE, cómo se van a programar las páginas web básicas que contendrán los
videos de las cámaras del prototipo y por último, cuál será la función de los servidores
para que se pueda transmitir esta información y que los usuarios externos al laboratorio
sean capaces de visualizar los videos.
Al finalizar, se corroborará que las herramientas seleccionadas para el desarrollo del
sistema planteado han sido las adecuadas y que el prototipo es capaz de transmitir los
videos en tiempo real. Además, se darán algunas recomendaciones para mejorar la
transmisión de videos y posibles trabajos a futuro que se pueden lograr luego de
culminada la tesis.
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Implementación de unwarping de videos omnidireccionales en la plataforma Jetson TK1Silva Obregón, Gustavo Manuel 27 November 2015 (has links)
El unwarping es un método utilizado para transformar imágenes omnidireccionales en imágenes panorámicas, el cual es empleado en aplicaciones tales como seguridad, visión robótica, geolocalización, etc. El procesamiento de imágenes omnidireccionales de alta resolución y su aplicación en dispositivos móviles se ve limitado por el costo computacional y costo energético. Para ello, se plantea como herramienta principal utilizar la plataforma Jetson TK1, la cual es un system on chip (SoC) creada por Nvidia que se caracteriza por su alto rendimiento computacional y bajo costo energético al tener incorporado 192 núcleos en su procesador gráfico.
En el presente trabajo se desarrolla e implementa un algoritmo para realizar el unwarping de videos omnidireccionales en la plataforma Jetson TK1, la cual permite optimizar las transferencias y procesamientos de datos realizados en su GPU. El algoritmo es implementado en el entorno de programación MATLAB y CUDA para evaluar error por cálculo y eficiencia computacional. Asimismo, se compara en rendimiento computacional con el método PMPA, el cual es una alternativa escrita en lenguaje C computacionalmente eficiente en comparación a otros métodos presentados en el Capítulo 1. Los resultados de la comparación muestran que la implementación propuesta es 1.35 a 8.12 veces más rápida que el algoritmo PMPA para los tipos de interpolación utilizados (interpolación vecino más cercano e interpolación bilineal).
El orden que sigue la tesis es el siguiente: En el primer capítulo se realizara un breve
estado del arte sobre los métodos para realizar el unwarping de imágenes omnidireccionales.
En el segundo capítulo se cubren los aspectos teóricos del modelo de programación CUDA necesarios para el diseño del algoritmo paralelo. En el tercer capítulo se describe de forma detallada el método propuesto y su diseño paralelo. Por ´ultimo, en el cuarto capítulo se presentan los resultados computacionales seguido de las conclusiones y recomendaciones.
Finalmente, cabe señalar que el trabajo de investigación realizado fue presentado en el GPU Technology Conference 2015.
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