Manual de Laboratorio Sistemas de Vision

7/24/2019 Manual de Laboratorio Sistemas de Vision

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Universidad Autnoma de Nuevo Len

Facultad de Ingeniera Mecnica y Elctrica

Sistemas de Visin

MANUAL DE LABORATORIO


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PRCTICA 1

INTRODUCCIN AL IMAGEJ

Objetivos

Que el alumno conozca y aprenda del software IMAGEJ, desde su descarga y e instalacin

hasta ver todas las funciones del mismo

Marco terico.

ImageJ es un programa de procesamiento de imagen digital de dominio pblico

programado en Java desarrollado en el National Institutes of Health. ImageJ fue diseado

con una arquitectura abierta que proporciona extensibilidad va plugins Java y macros

(macroinstrucciones) grabables. Se pueden desarrollar plugins de escaneo personalizado,

anlisis y procesamiento usando el editor incluido en ImageJ y un compilador Java. Los

plug-ins escritos por usuarios hacen posible resolver muchos problemas de procesado y

anlisis de imgenes, desde imgenes en vivo de las clulas en tres dimensiones,

procesado de imgenes radiolgicas, comparaciones de mltiples datos de sistema de

imagen hasta sistemas automticos de hematologa. La arquitectura de plugins y entorno

de desarrollo integrados de ImageJ lo han convertido en una plataforma popular para

ensear procesamiento de imagen.

ImageJ puede ejecutarse en un applet en lnea, como aplicacin ejecutable, o en cualquiercomputadora con Mquina virtual Java 5 o superior. Hay tambin distribuciones

descargables para Microsoft Windows, Mac OS, Mac OS X, Linux, y Sharp Zaurus PDA. El

cdigo fuente de ImageJ est disponible gratuitamente.

El desarrollador principal del proyecto, Wayne Rasband, est en el Research Services

Branch del National Institute of Mental Health.

Caractersticas

ImageJ puede mostrar, editar, analizar, procesar, guardar, e imprimir imgenes de 8 bits(256 colores), 16 bits (miles de colores) y 32 bits (millones de colores). Puede leer varios

formatos de imagen incluyendo TIFF, PNG, GIF, JPEG, BMP, DICOM, FITS, as como formatos

RAW (formato). ImageJ aguanta pilas o lotes, una serie de imgenes que comparten una

sola ventana, y es multiproceso, de forma que las operaciones que requieren mucho

tiempo se pueden realizar en paralelo en hardware multi-CPU. ImageJ puede calcular el

rea y las estadsticas de valor de pxel de selecciones definidas por el usuario y la


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intensidad de objetos umbral (thresholded objects). Puede medir distancias y ngulos. Se

puede crear histogramas de densidad y grficos de lnea de perfil. Es compatible con las

funciones estndar de procesamiento de imgenes tales como operaciones lgicas y

aritmticas entre imgenes, manipulacin de contraste, convolucin, anlisis de Fourier,

nitidez, suavizado, deteccin de bordes y filtrado de mediana. Hace transformaciones

geomtricas como ampliar, rotacin y flips. El programa es compatible con cualquier

nmero de imgenes al mismo tiempo, limitado solamente por la memoria disponible.

PROCEDIMIENTO

1.

Tener acceso a internet y buscar el software IMAGEJ

2.

Descargar e instalar la aplicacin

3. Abrir el programa

4. Conocer todos los mens y submens

5.

Subir una imagen y modificarla segn sea su gusto y usar las funciones del IMAGEJ

6.

Hacer pantallazos de cada una de las funciones utilizadas y de los mens y

submens y mencionar para que funciona cada uno

EJEMPLO.

Aqu se uso el Rectangulo del programa aplicado a una imagen.


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CUESTIONARIO.

Qu te parece el software IMAGEJ?

Te resulta fcil su manejo y entendimiento?

Para qu crees que pueda ser til a nivel profesional?

REPORTE.

1.

Mostrar imgenes de cmo se instal el software

2. Describir cada uno de los pantallazos hechos por cada funcin hecha.

3. Describir cada men y submen del programa

4.

Conclusiones5.

Bibliografa


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PRCTICA 2

BARRIDO DE UNA IMAGEN

Objetivos

Que el alumno aprenda a utilizar la funcin de macro, y haga un barrido de una imagen

con varias condiciones para subir y bajar el brillo de una imagen.

Marco terico

Una macro (del griego , makro, que significa grande) es una abreviatura de

macroinstruccin y aparte es una serie de instrucciones que se almacenan para que se

puedan ejecutar de manera secuencial mediante una sola llamada u orden de ejecucin.

Dicho de otra manera, un macroinstruccin es una instruccin compleja, formada por

otras instrucciones ms sencillas. Esto permite la automatizacin de tareas repetitivas.

Las macros tienden a generarse en el mbito del propio programa que las utiliza y se

ejecutan pulsando una combinacin especial de teclas o un botn especialmente creado y

asignado para tal efecto.

La diferencia entre una macroinstruccin y un programa es que en las macroinstrucciones

la ejecucin es secuencial y no existe otro concepto del flujo de programa, conjunto de

instrucciones (tales como borrar archivo, aadir registro, etc.), y que se almacenan en

una ubicacin especial.

INTRODUCCIN A LA PROGRAMACIN DE MACROS JAVA

Cada vez que utiliza una computadora, ejecuta diversas aplicaciones que realizan tareas

por usted. Por ejemplo, su aplicacin de correo electrnico le permite enviar y recibir

mensajes de correo, y su navegador Web le permite ver pginas de sitios Web en todo el

mundo. Los programadores de computadoras crean dichas aplicaciones, escribiendo

programas de cmputo.

Una aplicacin en Java es un programa de computadora que se ejecuta cuando usted

utiliza el comando java para iniciar la Mquina Virtual de Java (JVM). Consideremos una

aplicacin simple que muestra una lnea de texto. (Ms adelante en esta seccin

hablaremos sobre cmo compilar y ejecutar una aplicacin). El programa y su salida se

muestran en la figura 2.1. La salida aparece en el recuadro al final del programa. El


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programa ilustra varias caractersticas importantes del lenguaje. Java utiliza notaciones

que pueden parecer extraas a los no programadores.

Adems, cada uno de los programas que presentamos en este libro tiene nmeros de lnea

incluidos para su conveniencia; los nmeros de lnea no son parte de los programas en

Java. Pronto veremos que la lnea 9 se encarga del verdadero trabajo del programa; asaber, mostrar la frase Bienvenido a la programacin en Java! en la pantalla. Ahora

consideremos cada lnea del programa en orden.

La lnea 1

// Fig. 2.1: Bienvenido1.java

Empieza con //, indicando que el resto de la lnea es un comentario. Los programadores

insertan comentarios para documentar los programas y mejorar su legibilidad. Los

comentarios tambin ayudan a otras personas a leer y comprender un programa. Elcompilador de Java ignora estos comentarios, de manera que la computadora no hace

nada cuando el programa se ejecuta. Por convencin, comenzamos cada uno de los

programas con un comentario, el cual indica el nmero de fi gura y el nombre del archivo.

PROCEDIMIENTO

1. Con el programa brindado por el profesor de laboratorio cargarlo en el software

2. Modificar el programa en la regin Aqu hacer modificaciones


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3.

Hacer que el programa haga un barrido de una imagen bajando su brillo yaumentndolo.

4.

Cerrar IMAGEJ

CUESTIONARIO

Por qu es til una macro?

Te result difcil manejar una macro en el software?

En qu casos pudieras usar una macro?

REPORTE.

1. Breve explicacin de lo que hace la macro hecha.

2. Tomar evidencia del programa hecho con pantallazos.

3.

Mostrar el programa hecho y corriendo

4.

Conclusiones

5.

Bibliografa


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PRCTICA 3

DE COLOR A BLANCO Y NEGRO

Objetivo.

Que el alumno aprenda cmo hacer que con ayuda de una macro, se pueda pasar de una

imagen a color RGB a blanco y negro (escala de grises) usando el software IMAGEJ.

Marco terico.

La fotografa en blanco y negro, en ocasiones abreviado como B / N o en ingls B/W (de

black y white), es una frase adjetiva utilizada sobre todo en cine y fotografa para describir

varias formas de tecnologa visual. La fotografa en blanco y negro se caracteriza por la

ausencia de colorido, debido a su naturaleza qumica, que se compone de haluros de plata.

En un primer paso, la pelcula se expone a una determinada cantidad de luz en una cmara

oscura o fotogrfica, con lo que se obtiene una imagen latente que an no se puede ver. Se

revela con lquidos especiales, y puede pasarse por un bao de paro, con lo que se obtiene

la imagen. Por ltimo, la fijacin de la imagen, para que sea qumicamente estable y no

reaccione ante la luz ni ante otros agentes exteriores.

Muchas formas de tecnologa visual se han desarrollado inicialmente en blanco y negro y

han evolucionado paulatinamente para incluir color. Se usa la expresin blanco y negro,

aun cuando en ocasiones las tecnologas visuales en cuestin incluyen varios matices degris, adems del blanco y el negro, o cuando se utiliza blanco y matices de un solo color,

como el sepia.

Al contar con tecnologa para hacer imgenes en color, la fotografa en blanco y negro se

contina utilizando debido a diferentes cualidades que slo ella ofrece, sobre todo el

hecho de que la ausencia de color permite al espectador concentrarse en la forma y

relacin de lo fotografiado, sin tomar en cuenta los colores de los objetos.

Para que una fotografa en blanco y negro se considere buena, debe entrar en lo que se

conoce como sistema de zonas, que consiste, a grandes rasgos, en que la fotografa tengatoda la gama de grises, desde el blanco ms blanco hasta el negro ms negro. El sistema

de zonas es una tcnica de blanco y negro diseada por el fotgrafo Ansel Adams.

Entre los pioneros de la fotografa en blanco y negro en Espaa destacan Xavier Miserachs,

Ricard Terr y Oriol Maspons, adems de Ramn Masats.[cita requerida] Uno de los


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grandes maestros de la fotografa en blanco y negro fue el reconocido Henri Cartier-

Bresson.

El blanco y negro no solo se encuentra en la fotografa, sino tambin en pelculas ycortometrajes, algunos de los cuales han pasado a ser obras del sptimo arte.

MTODOS PARA CONVERTIR IMGENES A BLANCO Y NEGRO.

1. Qudate con uno de los tres canales RGB

Este primer procedimiento solo requiere que exploremos los tres canales RGB por

separado (desde la opcin Niveles de los mens Imagen y, despus, Ajustes). Enseguida

comprobaris que el acabado y el nivel de detalle de la imagen varan al comparar un canal

con otro. Elige el que ms te guste. El azul es el que suele dar el peor resultado, pero no os

aconsejamos despreciarlo. Para concluir, selecciona el canal apropiado (rojo, verde o azul)

y recurre a la herramienta Escala de grises que encontrars en el men Modo alojado en

Imagen.

2. Convierte tu foto a Color Lab

Lo primero que debemos hacer en nuestro segundo mtodo es pasar nuestra imagen a

Color Lab. Para ello solo tenemos que hacer clic en el men Imagen, y, despus,

seleccionar la opcin Color Lab en el men desplegable Modo. Al llevar a cabo este

procedimiento ya no tendremos los tres canales de color que hemos manipulado en el

mtodo anterior, sino solo dos canales de color (a y b) y uno adicional de luminosidad.

Para concluir solo tenemos que seleccionar este ltimo desde los mens Imagen, Ajustes y,

por ltimo, Niveles. Ya solo queda pasar nuestra fotografa a escala de grises tal y como os

hemos propuesto en el mtodo anterior.

3.

Mezcla los canales

Si nos decantamos por el canal rojo en el mtodo de seleccin de uno de los tres canales

RGB en el que profundizamos en la primera parte de este post, incrementaremos el

dramatismo de la toma. Esta opcin puede resultar muy apetecible, pero en algunos casospuede no ser lo que estamos buscando.

Una buena forma de realzar el cielo y mejorar el aspecto general de un paisaje consiste en

utilizar el filtro de color naranja que emplean muchos fotgrafos especializados en

paisajes. Su dramatismo no es tan intenso como el de un filtro rojo, y la esttica de la


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imagen es muy atractiva. Precisamente, este es el filtro que os proponemos aplicar en esta

ocasin.

Lo primero que haremos es hacer clic en los mens Imagen y Ajustes, para, a continuacin,

pinchar en Mezclador de canales. Ahora debemos habilitar la casilla Monocromo y

seleccionar una proporcin de los canales rojo, verde y azul que nos satisfaga (el filtronaranja podemos obtenerlo mezclando los colores primarios rojo y verde en distinta

proporcin). No obstante, comprobad que la suma de los porcentajes de los tres canales

es 100, pues, de lo contrario, alteraremos la luminosidad de la imagen.

Para concluir, dirigos de nuevo al men Imagen, pero, en esta ocasin, pinchad sobre

Modo. Rematad la faena seleccionando la funcin Escala de grises.

4. Manipula las capas de ajuste

El ltimo mtodo que os proponemos en este post es el que, a nuestro juicio, sueleofrecernos el mejor resultado debido a que respeta buena parte de la informacin de la

imagen original y ofrece un resultado con mucho volumen.

Lo primero que debemos hacer es crear una capa de ajuste dirigindonos al men Capa y

haciendo clic en Nueva capa de ajuste. Ahora, pincharemos en la funcin Tono/Saturacin

y aceptaremos en OK. Despus, crearemos una segunda capa de ajuste exactamente de la

misma forma, y, cuando la tengamos preparada, modificaremos el parmetro Saturacin

asignndole el valor -100 para desatorar totalmente la imagen.

A continuacin, seleccionaremos en la paleta de capas la primera capa de ajuste quecreamos y cambiaremos el modo de fusin a Color. Si hacemos doble clic sobre esta misma

capa podremos manipular el control deslizable Tono hasta asignarle el valor que nos

proporciona el acabado que ms nos gusta.

Para concluir solo tenemos que completar el ajuste del tono modificando la saturacin

hasta que consigamos el resultado que queremos. Y remataremos este procedimiento

acoplando las dos capas desde el men Capa/Acoplar capas, y convirtiendo a escala de

grises desde Imagen/Modo/Escala de grises.

PROCCEDIMIENTO.

1.

Abrir IMAGEJ

2. Abrir y modificar el archivo macro de la prctica anterior.


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3. En la seccin Aqu hacer modificaciones hacer un programa para cambiar una

imagen totalmente a color a blanco y negro.

4. Cerrar

programa.

CUESTIONARIO.

Te resulto complicado programarlo?

En dnde ves aplicado sta funcin del programa?

Existen otros mtodos para llegar al mismo fin?

REPORTE.

1. Tomar evidencias de como llegaste a tu resultado.

2.

Explicar brevemente el funcionamiento del programa.

3.

Tomar pantallazos del programa hecho y corrindolo.

4.

Mostrar resultados obtenidos, que a continuacin se mostrar un ejemplo a lo quese debe de llegar.

5. Conclusiones

6.

Bibliografa


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PRCTICA 4

CONTADOR DE PIXELES

Objetivo.

Qu el alumno sepa cmo hacer un programa que cuente el nivel de pixeles mximos que

pueda tener una figura en ste caso, el crculo, conociendo con esto su dimetro en pixeles

Marco terico.

Para entender un poco ms el concepto se explicar a detalle cmo se pueden contar los

pixeles de cualquier imagen, en otras circunstancias.

Anlisis de los canales de color de una imagen mediante histogramas.

Una imagen digital est compuesta por pixeles. Cada pixel es un punto con un valor de

intensidad para cada canal (colores primarios). Al combinar los distintos canales

obtenemos el color deseado. En nuestro caso vamos a analizar el aporte de cada canal a la

imagen, estudiando los canales denominados RGB: rojo (red), verde (green) y azul (blue).

Dentro cada canal un pixel toma un valor entero entre 0 y 255 (si los pixeles son de 8 bits)

para asignarle un color, generando una escala entre estos valores para cada canal. As las

zonas oscuras de una imagen estarn representadas por pxeles con valores cercanos a 0

mientras que las zonas ms claras con pxeles cercanos a 255. De esta manera, al analizar

los canales RGB de una seleccin de la imagen podemos cuantificar (contar) cuntos

pixeles con cada valor color (entre 0 y 255) hay para cada canal (RGB). Al graficar nmero

de pixeles en funcin del valor dentro de la escala obtenemos un histograma (un conteo

de pixels para cada valor). El ImageJ realiza este anlisis de manera directa. Para ello

seleccionamos primero la regin de inters, y luego hacemos click en el men Analyze--

>Histogram. Inmediatamente el programa abre una nueva ventana donde aparece un

histograma promedio de todos los canales:


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Al hacer click en el botn RGB vamos cambiando a los disintos canales, y sus respectivos

histogramas.

En esta ventana tambin aparecen los valores para distintos parmetros: Mode: es el valorque ms veces aparece (se ve como el mximo del histograma). Mean: es el promedio de

todos los valores (generalmente es cercano a la moda). Count: es el nmero de pixels

analizados. StdDev: es la desviacin estndar, que puede aproximarse como el error en la

determinacin de la media (por ejemplo, 9212). Min y Max: los valores mnimo y mximo

del histograma.

PRROCEDIMIENTO.

1. Abrir IMAGEJ

2.

Cargar la siguiente imagen con crculos variados de distintos tamaos.

3. Abrir una macro y hacer un programa.

4. Cerrar IMAGEJ.

CUESTIONARIO.

Para qu crees que pueda ser til ste programa?

El programa funcionar tambin para imgenes a color? Por qu?


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Funcionar el programa si los crculos se acomodaran de forma horizontal? Justifica tu

respuesta.

REPORTE.

1. Tomar evidencia del procedimiento que usaste para hacer el programa.

2. Hacer pantallazos del cdigo del programa y corriendo.

3.

Dar una breve explicacin de las funciones que tiene el programa.

4.

Conclusiones.

5. Bibliografa.


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PRCTICA 5

CONTADOR DE MONEDAS

Objetivo.

Que el alumno, con los conocimientos que ha adquirido durante el laboratorio, haga un

conteo de una imagen con monedas mexicanas y decir cul es el tamao de cada una de

ellas por ayuda de la programacin de una macro.

MARCO TERICO.

sta prctica es muy similar a la anterior, lo que cambia es de que ahora utilizaremos

monedas escaneadas, lo cual, se dira que el procedimiento para hacer el programa sera

el mismo, pero lo que cambiara es de que solamente se pueden contar los pixeles de color

negro y eliminar los blanco, por lo tanto la complejidad empieza aqu al ser las monedas

de color.

Por lo tanto por lgica se debe de tener en cuenta que para empezar a hacer el programa

es necesario de pasar las monedas a color en blanco y negro, lo que se tenga arriba de

aproximadamente 40 en color RGB, pasarlo a Negro, no se debera de tomar como

parmetro hacerlo a partir de 0, puesto que la imagen es escaneada, el color blanco no es

blanco puro y puede tener deterioro la imagen.

Por lo tanto despus de hacer ste procedimiento se prosigue a hacer el mismo

procedimiento que la prctica anterior, y ya con las monedas de color negro se puede

hacer el mismo programa.

En la industria esto puede ser muy til para la identificacin de no solo de monedas, sino

de muchas aplicaciones variadas, por ejemplo para las puertas de seguridad con entrada

de huella digital usa ste principio, puesto que cada uno tiene una huella digital nica, ste

principio nos ayuda en identificar cada huella que sea aprobada y poder accesar a ella.

Basndose en nuestro principio que vimos en la prctica anterior, podremos hacer lo

mismo e identificar las monedas y todo tipo de objetos que se presenten.


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PROCEDIMIENTO.

1. Abrir IMAGEJ

2.

Abrir la imagen siguiente.

3. Hacer un programa de macro y contar las monedas que hay y cul es el tamao de

cada una.

4.

Cerrar IMAGEJ.

CUESTIONARIO.

En qu otras aplicaciones se puede usar el programa?

Cules fueron los cambios que hiciste respecto al programa de la prctica anterior?

Solo se puede hacer con monedas mexicanas?


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Si mezclamos monedas de otras naciones en la misma imagen mostrara los mismos

resultados?

REPORTE.

1.

Evidencias del procedimiento de como hiciste el programa

2.

Hacer pantallazos del cdigo del programa y corriendo

3. Dar una breve explicacin del funcionamiento del programa.

4. Conclusiones.

5. Bibliografa.


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PRCTICA 6

IDENTIFICADOR DE MONEDAS

Objetivo.

Que el alumno, con los conocimientos ya adquiridos sepa cmo identificar entre unas

monedas de otras, como de moneda mexicana y americana, cuantas hay de cada una y

saber de qu tamao son.

Marco terico.

Es la ltima prctica del curso, y por lo tanto se pondr a prueba todo lo que se ha hecho

hasta el momento, en la prctica anterior comentamos como poder contar, cuantas

monedas mexicanas hay en la imagen y de qu tamao tienen cada una de ellas.

En sta prctica sabremos no solo encontrar cuantas monedas hay, sino identificar qu

tipo de monedas hay, entre las ms destacadas son, moneda mexicana, moneda

americana, euro, etc.

Lo que se plantea es hacer el mismo procedimiento el de pasar todo de color a blanco y

negro, solo que ahora no solo se tomara el color sino el relieve y los detalles que tiene

cada moneda, ya que cada una tiene algo que otra no tiene.

Y para tener un identificador de monedas, y verificar que los resultados sean loscorrectos.

Puede ser muy til en muchsimas aplicaciones, que requieran una exactitud exigente,

puesto que al momento de hacer todos stos trabajos manuales, se puede tener un

margen de error muy alto, y erradicar ese problema con ayuda de nuestro programa, que

ayude no solo a identificar las monedas sino otros objetos que sean diferentes entre s.

Gracias a los sistemas de visin que se ha evolucionado con el paso de los aos, es posible

no solo hacer stas cosas, sino poder manejar una imagen a nuestro antojo, teniendo una

gama muy extensa en la actualidad de demanda.

A continuacin se muestra una imagen de un proceso de produccin, que es para evitar

ciertas anomalas. Como identificar si el producto es aceptado o rechazado segn como se

encuentre de condiciones.


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PROCEDIMIENTO.

1. Abrir IMAGEJ

2. Abrir la imagen que se mostrar a continuacin.


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3. Hacer un programa que pueda identificar cuantas monedas mexicanas hay, y

cuantas americanas, as como su tamao.

4. Cerrar IMAGEJ.

CUESTIONARIO.

Qu cambios hiciste al programa respecto al de la prctica anterior?

Se puede hacer con otro tipo de monedas?

Qu ms aplicaciones puede tener el programa?

REPORTE.

1. Tomar evidencia de cmo se hizo el programa.

2. Hacer pantallazos del cdigo hecho y con el programa corriendo.

3. Dar una breve explicacin del funcionamiento del programa.

4.

Hacer una interfaz ejecutable del programa

5. Conclusiones

6. Bibliografa.


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TRABAJO FINAL.

Entregable.

1. Escanear cada una de las prcticas revisadas, (solo la portada).

2. Guardar los archivos WORD, de cada una de las prcticas.

3.

Guardar cada una de las macros utilizadas en cada una de las prcticas.

4. Grabar en un CD todo lo anterior mencionado.

FELICIDADES CUMPLISTE CON EL PROGRAMA DE

LABORATORIO DE SISTEMAS DE VISIN!!!!!

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