3D discrete model for thermal contrast enhancement and defects depth estimation in CFRP slabs.

Restrepo Girón, Andrés D. | 2015-05-21

Two finite difference discretization approaches of the Fourier’s 3D heat propagation model are introduced, from which a new technique is proposed to enhance the thermal contrast of infrared sequences of images acquired from pulsed active thermography experiment for non-destructive testing of CFRP slabs. The discrete models defined are easily adaptable to a spatial filter structure, which can be applied to each image of the infrared sequence to obtain a better contrast between possible internal flaws and sound regions of material, and hence, a better probability of flaws detection. The performance of the technique proposed is evaluated using artificial thermal sequences generated by ThermoCalc6L, software that is able to compute dynamic thermal distributions in anisotropic layered solids, simulating internal defects and different excitation sets. Results show that this technique offers a better contrast between defects and image background than other relevant techniques like modified-differential absolute contrast, and a potentially faster execution than techniques based on thermal distribution reconstruction like the 3D thermal filtering method. Resumen Se introducen dos aproximaciones por diferencias finitas al modelo clásico de Fourier de propagación del calor en 3D a partir de las cuales se propone una nueva técnica para mejorar el contraste térmico en secuencias de imágenes infrarrojas adquiridas a partir de experimentos de termografía activa pulsada para ensayo no destructivo de láminas delgadas de CFRP. Los modelos anteriores se adaptan fácilmente a una estructura de filtro espacial que puede aplicarse a cada imagen de la secuencia con el fin de obtener un mejor contraste entre posibles defectos internos y las regiones sanas del material, y por tanto, una mayor probabilidad de detección. El desempeño de la técnica propuesta se evalúa empleando secuencias artificiales sintetizadas con el software ThermoCalc6L, que permite computar las distribuciones de temperatura en láminas sólidas anisotrópicas, simulando defectos internos y diferentes esquemas de excitación. Los resultados muestran que la técnica propuesta ofrece un mejor contraste térmico que técnicas relevantes como el contraste absoluto diferencial modificado, y una velocidad potencialmente superior de ejecución sobre las técnicas basadas en la reconstrucción de la distribución térmica, como el caso del método de filtrado térmico 3D.

Aplicaciones del movimiento y su representación biológica en el reconocimiento de gestos.

Caicedo Bravo, Eduardo Francisco | 2011-10-13

En este artículo se aborda el problema de reconocimiento de gestos usando la información de movimiento. El movimiento contiene información importante que es usada para la percepción del mundo tanto por personas como por animales. En este trabajo se utiliza una cámara web para capturar las imágenes utilizadas como base para la extracción de la información de movimiento. El modelo presentado será utilizado en el futuro en un sistema de aprendizaje por demostración aplicado en robótica. Para abordar dicho problema, se ha identificado como primera fase al reconocimiento de gestos y para ello, la arquitectura requiere que se resuelvan tres aspectos principales: la representación instantánea del movimiento, la integración en el tiempo de dicha información y la estrategia de clasificación. En este trabajo se aborda sólo el primero de ellos. En contraste con otros trabajos, en éste la extracción del movimiento y su codificación está inspirada en el procesamiento del movimiento realizado en el cerebro de macacos. El modelo mostrado ha sido aplicado al reconocimiento de cuatro gestos realizados por diferentes personas, cuyo porcentaje de reconocimiento de gestos fue de 89.6% y con una robustez ante diferentes puntos de vista de 96.9%.

Aporte al problema de la correspondencia en estereoscopía de múltiples vistas en imágenes aéreas

Loaiza Correa, Humberto | 2019

La puesta en correspondencia consiste en la identi¿cación de puntos homólogos en distintas imágenes. Esta búsqueda se realiza en 3 etapas básicas: i- detección, en la que se encuentran los puntos característicos de cada imagen; ii- descripción, donde se asigna un vector de características a cada punto detectado; y iii- correspondencia, que se encarga de determinar los puntos homólogos en el espacio de características. En el contexto de la fotogrametría aérea, debido a fenómenos ópticos como variaciones en la dirección de captura y la iluminación, son apropiados los detectores a¿nes y los descriptores locales basados en histogramas de gradientes. Estos detectores y descriptores suelen tomar información de las imágenes en escala de grises y tienen geometrías de muestreo de¿nidas. En esta investigación, se desarrolló un espacio de color no perceptual basado en coordenadas esféricas llamado RTP por las siglas de Rho, Theta y Phi que: desacopla la información de cromaticidad e intensidad, representa las cromaticidades de manera continua y permite aproximar las diferencias cromáticas como distancias euclidianas. Para evaluar el aporte del espacio propuesto sobre la etapa de detección basada en MSER y de la etapa de descripción basada en histogramas de gradientes, se usó un protocolo de pruebas que analiza criterios de Repetibilidad y Razón de verdaderas correspondencias mediante los valores F0.5. Los resultados obtenidos permiten a¿rmar, con un 95% de certeza, que el uso del espacio de color RTP representa mejoras con diferencias estadísticamente signi¿cativas en el desempeño de correspondencia en comparación con otros espacios de color del estado del arte

“Detección de estados de ansiedad a partir del análisis de imágenes infrarrojas de rostros”.

Pinedo Jaramillo, Carlos Rafael | 2018-04-20

Los sistemas de seguridad se mantienen en evolución permanente debido a los cambios de estrategia de las organizaciones al margen de la ley. Actividades de gran presencia de personas, como: conciertos, eventos deportivos, celebraciones religiosas y transporte masivo; se han convertido en blanco del accionar delictivo. Ante la imposibilidad de realizar detecciones tempranas y crear alertas con los sistemas de seguridad convencionales, se hace necesario el desarrollo de técnicas de no-contacto que permitan un campo de vigilancia amplio, y que detecten y analicen cambios fisiológicos y de comportamiento en las personas con el fin de generar alertas viables para tomar decisiones de reacción. El diseño de un sistema para determinar las posibles reacciones de una persona mediante análisis termográfico, resulta ser de gran utilidad en situaciones de resolución de conflictos sociales, tales como crímenes que atentan contra las normas establecidas por la sociedad, o en la prevención de actividades en contra de la preservación de la vida, como atentados terroristas. El reconocimiento e identificación de las señales que representan alteración emocional, ante determinadas situaciones, mediante técnicas digitales, ha representado un reto a través de los años, ya que estudios psicológicos y fisiológicos evidencian una relación entre los cambios de estados de ansiedad y las modificaciones en las actividades orgánicas, como son: dilatación de las pupilas, sudoración, tensión muscular, ritmo cardíaco, presión arterial y temperatura corporal, entre otras. Producto de la dificultad de controlar las reacciones internas del cuerpo por parte de las personas, aquéllas constituyen excelentes indicadores para generar alarmas de seguridad. Los antecedentes investigativos referentes a la detección de ansiedad reportan el sensado de señales fisiológicas como la presión volumétrica de la sangre, la conductividad de la piel, el ritmo respiratorio, los electroencefalogramas y otras, además de combinaciones entre ellas para lograr mejores tasas de detección en la fusión de la información que entrega cada una. Dado lo anterior, se hizo un sistema de visión artificial termográfico para analizar imágenes infrarrojas de rostros, que permitiera determinar la alteración emocional, con el fin de vislumbrar a futuro prototipos comerciales que superen las limitaciones de los sistemas actuales. El desarrollo logrado en este proyecto constituye una primera aproximación hacia la identificación de estados de ansiedad mediante técnicas de procesamiento digital de señales, desarrollado en Colombia, y un avance en la línea de investigación en visión artificial y procesamiento de señales en la Universidad del Valle. Los resultados respecto: al diseño de experimentos de provocación de ansiedad, las propuestas de segmentación de las zonas de interés, el método de seguimiento y las propuestas de clasificación, resultan ser un aporte valioso y complementario de trabajos previos realizados en países desarrollados, extendiendo el campo de acción de la termografía aplicada a la biometría.

Detección de fallas en paneles solares a partir de imágenes termográficas tomadas por un drone con navegación autónoma.

Loaiza Correa, Humberto | 2019

Este proyecto se enfocó en la detección de fallas que se presentan en la fase de operación de los sistemas fotovoltaicos, para lo cual se desarrolló una metodología para la inspección de paneles solares a partir del análisis de las imágenes termográficas aéreas captadas por un UAV (Unmanned Aerial Vehicle). Se adoptó un abordaje científico-experimental dividido en cinco etapas, cada una apuntando al cumplimiento de un objetivo específico. Se propuso un protocolo para la adquisición de las imágenes termográficas desde un UAV, debido a que en la actualidad no existe una guía o estándar para la inspección aérea de paneles solares con imágenes termográficas. El protocolo propuesto recomienda las condiciones ambientales para realizar la inspección (velocidad del viento, temperatura externa e irradiancia). También recomienda condiciones de vuelo del AUV (altura, posición y velocidad), así como el ángulo de la cámara respecto a los paneles para la captura de las imágenes y la franja horaria para realizar la inspección. Siguiendo el protocolo propuesto, se construyó un dataset con 277 imágenes termográficas de paneles de silicio monocristalino ubicados en la terraza del edificio E52 de la Escuela de Ingeniería Eléctrica y Electrónica (EIEE) de la Universidad del Valle, sede Meléndez. El dataset además de las imágenes IR, incluye información de fecha, hora, irradiancia, temperatura externa y velocidad del viento; así como el estado de las celdas (sanas, defectuosas). También se obtuvo un dataset con 950 imágenes del parque solar de Celsia ubicado en Yumbo. Las celdas presentes en las imágenes IR fueron preprocesadas y segmentadas. En la clasificación del estado de las celdas de los paneles solares se utilizaron las técnicas KNN, Mezcla de gaussianas y SVM. El sistema propuesto alcanzó un desempeño de 68.32% con el método KNN y para los métodos de mezcla de gaussianas se obtuvo un desempeño de 72.14%. El mejor desempeño se obtuvo empleando el método supervisado de la SVM para la clasificación de las celdas con defecto del 77%.

Detección de mentiras por análisis de imágenes térmicas de rostros

Loaiza Correa, Humberto | 2015

En este documento se presenta el diseño, desarrollo e implementación de un sistema de visión artificial para la detección de mentiras basado en el análisis del rostro por medio de imágenes térmicas. Este trabajo tiene fundamentos en las áreas de medicina, psicología y electrónica que dan validez al desarrollo. En el área de sicología se han planteado diversos experimentos para generar estados de ansiedad, entre los cuales se encuentra la ansiedad producida al mentir; así mismo, indicaciones y condiciones necesarias para identificar cuando un sujeto miente o no. Por su parte, la medicina corrobora la relación entre un estado de ansiedad y los cambios fisiológicos asociados a dicho estado. Finalmente, la electrónica y en particular el procesamiento de imágenes termográficas, da soporte a los algoritmos encaminados a medir las variaciones de temperatura en las imágenes térmicas para identificar si el sujeto miente o no, o si se encuentra en un estado de ansiedad. Los resultados obtenidos corresponden a un 100% de acierto en la detección de estados de ansiedad y un79,2 % de acierto en la detección de mentiras.

Diseño e implementación de un robot móvil autónomo con una pinza manipuladora.

Posso Bautista, Breyner | 2011-10-13

En este artículo se describe la arquitectura hardware y software de un robot móvil autónomo, las pruebas de validación y los resultados obtenidos. El sistema robótico está constituido por una plataforma móvil con un sistema de locomoción a base de ruedas en una configuración diferencial y un manipulador con un grado de libertad que tiene un efector final tipo pinza. El sistema sensorial está constituido por sensores infrarrojos, de ultrasonido, de contacto, de inclinación, de esfuerzo y encoders ópticos. El sistema de control se apoya en dos microcontroladores. El robot tiene dos modos de funcionamiento: comandado desde el computador y autónomo. El sistema desarrollado es modular, funcional y confiable, dejando abierta la posibilidad de implementar otros trabajos en un futuro.

Diseño e implementación de un robot móvil hexápodo. (Robótica móvil).

Arango Saavedra, Alejandro | 2011-10-13

Tenebrio es un robot caminador hexápodo totalmente diseñado e implementado como proyecto de último año de ingeniería electrónica en la Universidad del Valle. Cuenta con un sistema multiprocesador capaz de caminar en cualquier dirección usando seis patas articuladas inteligentes. Puede controlar su inclinación con respecto a la gravedad en dos ejes, y detectar obstáculos en su trayectoria mediante sensores de proximidad, con el fin de evadirlos o caminar sobre ellos satisfactoriamente. El robot dispone de varios modos de caminado que le permiten adaptarse a las condiciones del terreno.

Editorial

Loaiza Correa, Humberto | 2011-10-13

Editorial

Loaiza Correa, Humberto | 2011-10-13

Editorial

Loaiza Correa, Humberto | 2011-10-13

Editorial.

Loaiza Correa, Humberto | 2011-10-13

Estereovisión : algoritmo para establecer correspondencias vía combinación de clasificadores.

Lelandais, Sylvie | 2011-10-13

Para permitir la localización y navegación de un robot móvil dentro de un ambiente interior se ha diseñado y construido integralmente un sensor estereoscópico de visión. El software del sensor permite efectuar la reconstrucción 3D en tiempo real. El sensor utiliza dos minicamáras dispuestas verticalmente. El procesamiento digital permite detectar y conformar los segmentos de recta presentes en las imágenes. Sobre los segmentos detectados se calcula un número importante de características, que constituyen la base para la etapa de puesta en correspondencia. Para efectuar la correspondencia es necesario responder a la pregunta: ¿<< Son los dos segmentos, detectados con las cámaras superior e inferior, la imagen de la misma parte del mundo real del robot?. En este trabajo se da respuesta a dicha pregunta, implementando un novedoso método basado en la combinación de las funciones de clasificación bayesiana y neuronal.

Evaluación del modelo 3D de una escultura obtenido con técnicas de fotogrametría a partir de imágenes de corto alcance capturadas con teléfonos inteligentes

Loaiza Correa, Humberto | 2017

La reconstrucción tridimensional a partir de múltiples imágenes es un enfoque eficiente en cuanto a costo de adquisición y almacenamiento de la información. Los algoritmos para la orientación automática de imágenes son un tema importante de investigación en Visión Artificial y Fotogrametría, ya que se han desarrollado algoritmos basados en correspondencia de características y Structure From Motion (SfM), que han evolucionado a través del fortalecimiento de sus fundamentos matemáticos, estadísticos y geométricos en beneficio de mejorar su robustez y rendimiento global. El presente trabajo de grado expone la aplicación de una metodología para la generación de un modelo tridimensional usando imágenes terrestres capturadas con la cámara de un teléfono inteligente. La metodología combina las técnicas de Visión Artificial y Fotogrametría para generar un sistema automático de reconstrucción a partir de las relaciones entre puntos característicos identificados en múltiples imágenes. Las imágenes para reconstrucción son almacenadas en el dispositivo móvil y el sistema de reconstrucción se desarrolla en el lenguaje de programación de Matlab, conformado con procesos para la identificación y registro de características, estimación de la geometría y reconstrucción de la escena. El sistema se pone a prueba con diferentes conjuntos de imágenes con la intensión de identificar las condiciones de la escena que permitan un mejor resultado en la reconstrucción, adicionalmente se realizó la integración del modelo resultante con otro de referencia obtenido con el dispositivo Kinect usando el software CloudCompare para establecer cuantitativamente la precisión de la información generada. Las pruebas mostraron buenos resultados usando imágenes donde las condiciones de las cámaras respecto a: iluminación, sensibilidad, enfoque y balance de blancos estuvieran configuradas equivalentemente, obteniendo una precisión de 65.53 %.

Identificación y evasión de obstáculos mediante fusión sensorial para robots móviles

Nope Rodríguez, Sandra Esperanza | 2015

En este documento se presenta la fusión sensorial usando dos sensores: una cámara monocular que entrega imágenes en RGB y un sensor láser que proporciona medidas de distancia en algunos puntos. El resultado de la fusión se usa para que un robot móvil pueda realizar navegación tipo wandering en un ambiente de prueba estructurado. Los algoritmos de navegación en general sólo detectan y evaden los obstáculos. A través de la fusión sensorial se logra mayor robustez que la alcanzada por los sensores individuales para detectar, identificar y evadir obstáculos. Así, obstáculos presentes en el ambiente de prueba como la escalera que no es detectada por el láser (0% de evasión) y el vidrio que la cámara no diferencia en la imagen (0% de evasión), el sistema los detecta, identifica y evade (100% de evasión). El sistema de fusión desarrollado cuenta con módulos interconectados entre sí, que se encargan de recibir las medidas realizadas por el sensor láser y la cámara para extraer características que permiten identificar y etiquetar el obstáculo detectado. La etiqueta es utilizada para elegir la estrategia de evasión más adecuada según las características del objeto.

Implementación de realidad aumentada en planos topográficos como componente interactivo de los entornos geográficos virtuales.

Loaiza Correa, Humberto | 2016-04-26

Con este trabajo de grado se establece un procedimiento que permite la integración de superficies tridimensionales en formato CAD e imágenes de campo sobre planos topográficos, mediante técnicas de realidad aumentada, generando así una visualización del entorno real que se encuentra representado en planos. Lo anterior se realiza sobre una plataforma compuesta por un dispositivo de captura de imágenes, un plano topográfico, una plantilla de marcadores y una unidad de procesamiento. Dicha plataforma permite cohesionar el mundo real con el virtual a través de la integración de la superficie generada por un modelo de elevaciones fusionado con ortofotos que permiten establecer sus características reales.

Interfaz audiovisual de acceso a las TICs a personas con limitaciones motrices.

Loaiza Correa, Humberto | 2018-04-20

La creciente capacidad de cálculo junto con la disminución en costo ha masificado el uso de los computadores en las más diversas tareas de la humanidad Desde su creación los computadores y aplicaciones fueron concebidos para personas sin limitaciones psicofisiológicas y con formas de interacción poco naturales.

Interfaz cerebro computador basada en potenciales de estado establece evocados visualmente para el control de movimiento de un dispositivo virtual.

Loaiza Correa, Humberto | 2016-12-01

Se describe el desarrollo de una interfaz cerebro computador basada en el paradigma de potenciales de estado estable evocados visualmente. De esta manera expone herramientas para el desarrollo de interfaces cerebro computador, y contribuye a la investigación en este tipo de sistemas que tienen como objetivo, entre otros, proporcionar autonomía a las personas con limitaciones físicas y mejorar su calidad de vida. La interfaz recibe comandos a partir de la interpretación de las señales electroencefalográficas y los ejecuta sobre una silla de ruedas virtual. Cada comando corresponde a uno de los cuatro estímulos visuales presentados al usuario. Inicialmente se tomaron datos para definir las herramientas de extracción y clasificación de características capaces de definir el conjunto de cinco clases: ir al frente, ir atrás, girar 90° a la izquierda, girar 90° a la derecha y señal no valida. Usando un tamaño de muestra de cuatro segundos el método de combinación de energía mínima (MEC, por sus siglas en inglés) y un clasificador bayesiano, se obtuvo una tasa de éxito del 87%. Una vez entrenado el sistema de comandos se procedió a tomar nuevas muestras on-line, donde se obtuvo una tasa de acierto del 86.06% usando un tamaño de muestra de cuatro segundos, siendo puesta en marcha con usuarios diferentes a aquellos con los que el sistema fue entrenado.

Microprocesadores con conjunto de instrucciones reducido y complejo.

Gómez Arizabalet, Luis | 2011-10-13

La arquitectura del microprocesador se determina por muchos factores tales como: la aplicación, la velocidad, la capacidad de cálculo matemático, la cantidad de direccionamiento de memoria, el consumo de potencia, resistencia a radiadores, etcetera. Se ha ganado mucha experiencia en el diseño de microprocesadores y se han probado nuevas arquitecturas con el ánimo de hacer la máquina más eficiente; esto implica que se pueda procesar un mayor número de instrucciones por segundo. Actualmente existe una polémica entre dos arquitecturas llamadas CISC (Complex Instruction set computer) y RISC (Reduced instruction set computer). En adelante se hará una discusión acerca de las características de estas arquitecturas, mostrando las filosofías en las cuales se basan sus diseñadores para concebir los dos tipos de microprocesadores que actualmente están en las máquinas de cómputo más populares en el mundo.

Nuevo contraste térmico para el ensayo termográfico no destructivo de materiales.

Bendada, Abdelhakim | 2011-10-13

Es bien conocido que los métodos de ensayo termográfico no destructivo (ETND) basados en el contraste térmico son afectados fuertemente por el calentamiento no uniforme sobre la superficie. Por lo tanto, los resultados obtenidos con estos métodos dependen considerablemente del punto de referencia escogido. El contraste absoluto diferencial (CAD) fue desarrollado para eliminar la necesidad de escoger un punto de referencia que defina el contraste térmico respecto a un área ideal (no defectuosa). A pesar de que la técnica CAD es muy útil para tiempos cortos, su precisión disminuye para tiempos largos cuando el frente de calor alcanza la cara opuesta de la muestra. En este artículo, se propone una nueva versión del CAD, al considerar explícitamente el grosor de la muestra y usar la teoría de cuadrupolos térmicos. Se demuestra que la validez de esta nueva técnica se incrementa para tiempos largos, mientras se preserva para tiempos cortos.