“1920-2015: un Siglo de Visión por Computador”

Rafael Medina CarnicerCatedrático de Ciencia de la Computación

e Inteligencia ArtificialEscuela 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

1 0 1// 0 1 0// 1 0 1// 0 0 0// 0 1 0// 1=BLANCO 0=NEGRO // retardo de tiempo

Visión por Computador: Procesar una imagen

“Transformar un conjunto de números en otro.

1 0 1//

0 1 0//

1 0 1//

0 0 0//

0 1 0//

0 1 0//

1 0 1//

0 1 0//

1 1 1//

1 0 1//

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 negro70, 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 trabajoLa 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:Diseñar “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.

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 QuirúrgicoC.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 CarnicerCatedrático de Ciencia de la Computación

e Inteligencia ArtificialEscuela Politécnica Superior de Córdoba

Universidad de Córdoba