En el presente trabajo se muestra el desarrollo de un vehículo de pruebas que será parte de un sistema de estacionamiento automático mediante visión robótica, el cual permitiría a un vehículo real estacionarse sin la asistencia de un conductor en su interior. La visión robótica del sistema mencionado no es parte del trabajo realizado, por lo cual se simulará su funcionamiento mediante el ingreso de los parámetros requeridos para el estacionamiento del vehículo, directamente desde una computadora. Esta etapa de visión robótica está actualmente siendo desarrollada como trabajo tesis por una alumna de la Maestría de Procesamiento Digital de Señales de la PUCP. Para el presente trabajo se introducirán manualmente los datos que nos proporcionaría la etapa de visión robótica al programa de computadora. Este se encargará de generar los cálculos de la trayectoria que seguirá el vehículo de pruebas para estacionarse. Con ello se generarán las instrucciones que serán enviadas hacia el vehículo mediante un protocolo de comunicaciones inalámbrico. Finalmente el sistema electrónico implementado controlará el servomotor y el motor con caja reductora encargados de la dirección y del desplazamiento respectivamente. Un codificador incremental detectará el desplazamiento del vehículo garantizando así que el vehículo logre la trayectoria deseada. De ser implementado el sistema en un vehículo real, el proyecto plantea lograr con ello optimizar el espacio utilizado por los vehículos en las zonas de parqueo. Además también disminuir el tiempo que toma el aparcamiento del vehículo y reducir el riesgo de choque durante la maniobra. / Tesis

La detección de objetos y geolocalización son puntos clave en los sistemas de visión por computadora y su aplicación para la conducción autónoma. Le permite a la computadora el análisis de entorno en la medida que detecta objetos que podrían obstaculizar una determinada ruta, trayectorias a través del reconocimiento de carriles y mayor exactitud para la geolocalización a través de la detección de objetos relevantes en un determinado entorno. Una de las herramientas para la visión por computadora es la implementación de las redes de aprendizaje profundo. En los últimos años han tenido mayor acogida por su capacidad en el poco esfuerzo en cuanto a su clasificación manual o métodos clásicos. Si bien es cierto que necesita millones de imágenes para obtener un resultado aceptable, esto se ha ido mejorando a través de la transferencia de aprendizaje ya que reduce los millones de imágenes a miles. Estos miles de imágenes se consideran como los datos locales las cuales se analizan, clasifican y re-entrenan con una arquitectura de red pre-entrada. El presente trabajo de investigación se basa en el estudio del uso de los aprendizajes adquiridos por cada red de aprendizaje profundo tales como Resnet-18, Resnet-50, Mobilenetv2 y Xception con el fin de aprovechar su acceso e implementación en estructuras de segmentación semántica basadas en redes convolucionales tales como Segnet y Deeplab.

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In the industrial area, robots are an important part of the technological resources available to perform manipulation tasks in manufacturing, assembly, the transportation of dangerous waste, and a variety of applications. Specialized systems of computer vision have entered the market to solve problems that other technologies have been unable to address. This document analyzes a stereo vision system that is used to provide the center of mass of an object in three dimensions. This kind of application is mounted using two or more cameras that are aligned along the same axis and give the possibility to measure the depth of a point in the space. The stereoscopic system described, measures the position of an object using a combination between the 2D recognition, which implies the calculus of the coordinates of the center of mass and using moments, and the disparity that is found comparing two images: one of the right and one of the left. This converts the system into a 3D reality viewfinder, emulating the human eyes, which are capable of distinguishing depth with good precision.The proposed stereo vision system is integrated into a 5 degree of freedom pneumatic robot, which can be programmed using the GRAFCET method by means of commercial software. The cameras are mounted in the lateral plane of the robot to ensure that all the pieces in the robot's work area can be observed.For the implementation, an algorithm is developed for recognition and position measurement using open sources in C++. This ensures that the system can remain as open as possible once it is integrated with the robot. The validation of the work is accomplished by taking samples of the objects to be manipulated and generating robot's trajectories to see if the object can be manipulated by its end effector or not. The results show that is possible to manipulate pieces in a visually crowded space with acceptable precision. However, the precision reached does not allow the robot to perform tasks that require higher accuracy as the one is needed in manufacturing assembly process of little pieces or in welding applications. / En el área industrial los robots forman parte importante del recurso tecnológico disponible para tareas de manipulación en manufactura, ensamble, manejo de residuos peligrosos y aplicaciones varias. Los sistemas de visión computacional se han ingresado al mercado como soluciones a problemas que otros tipos de sensores y métodos no han podido solucionar. El presente trabajo analiza un sistema de visión estereoscópico aplicado a un robot. Este arreglo permite la medición de coordenadas del centro de un objeto en las tres dimensiones, de modo que, le da al robot la posibilidad de trabajar en el espacio y no solo en un plano. El sistema estereoscópico consiste en el uso de dos o más cámaras alineadas en alguno de sus ejes, mediante las cuales, es posible calcular la profundidad a la que se encuentran los objetos. En el presente, se mide la posición de un objeto haciendo una combinación entre el reconocimiento 2D y la medición de las coordenadas y de su centro calculadas usando momentos. En el sistema estereoscópico, se añade la medición de la última coordenada mediante el cálculo de la disparidad encontrada entre las imágenes de las cámaras inalámbricas izquierda y derecha, que convierte al sistema en un visor 3D de la realidad, emulando los ojos humanos capaces de distinguir profundidades con cierta precisión. El sistema de visión computacional propuesto es integrado a un robot neumático de 5 grados de libertad el cual puede ser programado desde la metodología GRAFCET mediante software de uso comercial. Las cámaras del sistema de visión están montadas en el plano lateral del robot de modo tal, que es posible visualizar las piezas que quedan dentro de su volumen de trabajo. En la implementación, se desarrolla un algoritmo de reconocimiento y medición de posición, haciendo uso de software libre en lenguaje C++. De modo que, en la integración con el robot, el sistema pueda ser lo más abierto posible. La validación del trabajo se logra tomando muestras de los objetos a ser manipulados y generando trayectorias para el robot, a fin de visualizar si la pieza pudo ser captada por su garra neumática o no. Los resultados muestran que es posible lograr la manipulación de piezas en un ambiente visualmente cargado y con una precisión aceptable. Sin embargo, se observa que la precisión no permite que el sistema pueda ser usado en aplicaciones donde se requiere precisión al nivel de los procesos de ensamblado de piezas pequeñas o de soldadura.

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Se ha estudiado la calidad óptica del ojo en función de la edad para entender mejor el envejecimiento del sistema visual humano. Se ha construido un sistema experimental de registro de imágenes, adaptado a un entorno clínico, para medir la función de transferencia (MTF) ocular, y se ha desarrollado un procedimiento computacional para obtener las aberraciones ópticas de la córnea. Se han realizado medidas en una población de 60 sujetos distribuidos en tres grupos de edad (20-30 años, 40-50 años y 60-70 años), y en un grupo de pacientes implantados con lente intraocular. La MTF media ocular empeora de cada grupo de edad al siguiente, y las aberraciones corneales tienden a aumentar. La calidad óptica del ojo humano se reduce progresivamente con la edad; la córnea es parcialmente responsable de esa reducción. La calidad óptica en pacientes con lente intraocular es similar a la media de los sujetos mayores normales. / The optical quality of the eye was studied as a function of age to better understand the aging process in the human visual system. An experimental imaging system, adapted to a clinical environment, was constructed to measure the ocular modulation transfer function (MTF). A computational procedure was developed to obtain the optical aberrations of the cornea. Measurements were performed in a population of 60 subjects within three age groups (20-30 years, 40-50 years, and 60-70 years), and in a group of 20 patients implanted with intraocular lenses. The average MTF declines as age increases from young to middle and older groups. Corneal aberrations tends to increase with age. Optical quality of the human eye progressively deteriorates with age. The cornea may partially explain the reduction of optical performance of the complete eye. The average image quality in patients with intraocular lenses was similar to the average of normal older subjects.

En esta tesis estudiamos la población total de las células ganglionares de la retina (CGR) en rata y ratón, y desarrollamos un modelo experimental de hipertensión ocular mediante fotocoagulación láser. La población de CGR proyecta masivamente a los colículos superiores. Se observa una estría visual en la retina dorsal donde se encuentra las densidades más altas de CGR. La pequeña población de CGR ipsilateral se distribuye mayoritariamente en la periferia de la retina temporal. El aumento de la presión intraocular induce una compresión de los axones en la cabeza del nervio óptico que provoca una alteración del transporte axonal retrógrado, que induce una degeneración sectorial localizada y difusa de las CGR, preferentemente en la retina dorsal, así como de sus axones. La pérdida selectiva de las CGR en la capa de CGR, sugiere que la causa de la muerte de las CGR no se debe a una isquemia retiniana. / In this thesis we have studied the total population of retinal ganglion cells (RGCs) in rat and mouse, and developed an experimental model of ocular hypertension by laser photocoagulation. The RGC population projects massively to the superior colliculi. There is a visual streak in the dorsal retina where the highest densities of RGCs are found. The small population of ipsilateral RGCs is distributed mainly in the periphery of the temporal retina. The increase of intraocular pressure induces a compression of the axons at the optic nerve head that causes a disturbed retrograde axonal transport, inducing a localized, diffuse and sectorial degeneration of RGCs and their axons, preferably in the dorsal retina. The selective loss of RGCs in the RGC layer, suggests that the cause of the RGC loss is not due to retinal ischemia.

This thesis investigates the problem of developing new computer vision techniques for early detection of skin cancer. The first part of this work presents a novel methodology to correct color reproduction in dermatological images when different cameras and/or dermoscopes are used. Next, the problem of automatic full body mapping is addressed by proposing a mosaicing method based on an on-the-shelf digital compact camera and a set of markers. This method increases the possibilities of total body photography by taking the low-resolution images of a whole body exploration and automatically combining them into a high-resolution photomosaic. The third contribution of this work consists of the development of a full body scanner for acquiring cutaneous images. On one hand, the scanner reduces the long time-consuming examinations done in dermoscopy explorations, and on the other hand, it increases the resolution of total body photography systems. / En aquesta tesi s'investiga el desenvolupament de noves tècniques de visió per computador per a la detecció del càncer de pell. La primera part del treball presenta una nova metodologia per a la correcció del color en imatges dermatològiques quan s'utilitzen diferents càmeres i/o els dermatoscops. A continuació és proposa una solució al problema del registre automàtic d'imatges de cos complert amb la proposta d’un mètode de mosaicing basat en l'ús de càmeres compactes i un conjunt de markers. Incrementant les possibilitats de la fotografia de cos complert mitjançant la combinació automàtica d’imatges de baixa resuloció per a l'obtenció d'un fotomosaic d’alta resolució. La tercera contribució d'aquest treball consisteix en el desenvolupament d'un escàner de cos complert per a l'adquisició d'imatges cutànies. D'una banda l'escàner redueix el llarg temps necessari per a les exploracions dermatoscòpiques, i de l'altre, incrementa la resolució de la fotografia de cos complet.

El modelat d'escenes és clau en un gran ventall d'aplicacions que van des de la generació mapes fins a la realitat augmentada. Aquesta tesis presenta una solució completa per a la creació de models 3D amb textura. En primer lloc es presenta un mètode de Structure from Motion seqüencial, a on el model 3D de l'entorn s'actualitza a mesura que s'adquireix nova informació visual. La proposta és més precisa i robusta que l'estat de l'art. També s'ha desenvolupat un mètode online, basat en visual bag-of-words, per a la detecció eficient de llaços. Essent una tècnica completament seqüencial i automàtica, permet la reducció de deriva, millorant la navegació i construcció de mapes. Per tal de construir mapes en àrees extenses, es proposa un algorisme de simplificació de models 3D, orientat a aplicacions online. L'eficiència de les propostes s'ha comparat amb altres mètodes utilitzant diversos conjunts de dades submarines i terrestres. / Scene modeling has a key role in applications ranging from visual mapping to augmented reality. This thesis presents an end-to-end solution for creating accurate, automatic 3D textured models, with contributions at different levels. First, we discuss a method developed within the framework of sequential Structure from Motion, where a 3D model of the environment is maintained and updated as visual information becomes available. The technique is more accurate and robust than state-of-the-art 3D modeling approaches. We also develop an online effcient loop-closure detection algorithm, allowing the reduction of drift and uncertainties for mapping and navigation. Inspired from visual bag-of-words, the technique is entirely sequential and automatic. Lastly, motivated by the need to map large areas, we propose a 3D model simplification oriented towards online applications. We discuss the efficiency of the proposals and compare them with state-of-the-art approaches, using a series of challenging datasets both in underwater and outdoor scenarios.