Visión por Computadora utilizando OpenCV

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Como científico de IA y desarrollador, he estado involucrado en aplicaciones de IA durante muchos años, especialmente enfocándome en la detección y reconocimiento de objetos. Me encanta pensar que podemos ser creativos al diseñar redes neuronales. Podemos entrenarlas de manera supervisada, no supervisada, semi o auto-supervisada, y esto nos da la posibilidad de imitar el cerebro humano en un dominio específico. Sin embargo, en las aplicaciones de visión, todavía hay cosas en las que la IA carece y seguirá careciendo sin el conocimiento de visión por computadora. La visión por computadora ha estado resolviendo problemas de detección y reconocimiento durante muchos años. Sin embargo, en la última década, parece que la IA se ve como un reemplazo de la visión por computadora. La IA puede encontrar el modelo óptimo para un tipo específico de conjunto de datos y puede lograr una mejor generalización. La IA puede ser diseñada de tal manera que pueda aprender de por vida, lo que también brinda la posibilidad de crear modelos que funcionen mejor a medida que se usan durante más tiempo. Sin embargo, un sistema de visión de IA carecerá de capacidades sin el conocimiento de visión por computadora. En primer lugar, requerirá un conjunto de datos muy grande para entrenar el modelo, lo que puede ser costoso o incluso imposible. Por otro lado, los sistemas de visión por computadora pueden ser modelados solo utilizando una imagen de plantilla dibujada a mano. El entrenamiento de modelos de IA también requiere GPUs. Sin embargo, no quiero animar a todos a entrenar modelos de IA para resolver cualquier problema simple que podría resolverse fácilmente con visión por computadora. Por último, pero no menos importante, conocer la visión por computadora, el aprendizaje automático y especialmente los métodos de ingeniería de características ayuda a diseñar modelos híbridos que pueden ser más robustos ante ataques adversarios o condiciones cambiantes.


En esta charla, presentaré brevemente cómo se puede utilizar la visión por computadora (especialmente utilizando la biblioteca OpenCV) y el aprendizaje automático para crear modelos de detección y reconocimiento. Sería útil tener algo de experiencia con Python, Jupyter Notebook y algo de conocimiento en aprendizaje automático para obtener más beneficios de esta charla.

This talk has been presented at ML conf EU 2020, check out the latest edition of this Tech Conference.

FAQ

El procesamiento de imágenes implica la manipulación de una imagen para mejorarla o extraer información. Se realiza mediante software que toma una imagen como entrada y produce una imagen procesada como salida.

La visión por computadora utiliza imágenes para extraer valores o datos como números de personas o ubicaciones GPS, mientras que el procesamiento de imágenes se centra en modificar las imágenes mismas para mejorarlas o cambiarlas de alguna manera.

Algunos ejemplos incluyen la eliminación de ruido, ajuste de color, aumento de imágenes, eliminación de fondo y detección de bordes.

Un histograma en procesamiento de imágenes representa la distribución de los valores de brillo dentro de la imagen. Ayuda a entender y manipular la imagen, por ejemplo, mediante la ecualización del histograma para mejorar la visibilidad de texturas y detalles.

OpenCV es una biblioteca de programación ampliamente utilizada para visión por computadora que permite la implementación de diferentes algoritmos, como detección de características, reconocimiento de objetos y manipulación de imágenes.

La ecualización del histograma es un proceso para ajustar el contraste de una imagen utilizando la distribución de intensidad de los píxeles. Sirve para mejorar la visibilidad general de la imagen, haciendo más claros los detalles oscuros y viceversa.

En el campo de la salud, la visión por computadora se utiliza para analizar imágenes médicas, ayudar en el diagnóstico de enfermedades como el cáncer de piel, y mejorar la precisión y eficiencia de los tratamientos médicos.

La IA puede aprender características de manera autónoma y adaptarse a nuevos patrones, pero necesita grandes conjuntos de datos y puede ser vulnerable a ataques adversarios. La visión por computadora manual permite un control más detallado y específico, aunque puede ser menos flexible.

Beril Sirmacek
Beril Sirmacek
32 min
02 Jul, 2021

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Video Summary and Transcription
La charla de hoy explora el procesamiento de imágenes, la visión por computadora y su combinación con el aprendizaje automático. El procesamiento de imágenes implica manipular imágenes, mientras que la visión por computadora extrae información valiosa de las imágenes. Los histogramas son cruciales en el procesamiento de imágenes, ya que representan la distribución de los valores de brillo. Se pueden utilizar diversas técnicas de procesamiento de imágenes, como umbralización y convolución. Las técnicas de visión por computadora se centran en extraer características importantes para el reconocimiento de objetos y pueden ser adaptadas a medida. El procesamiento de audio no es el enfoque de OpenCV, pero las bibliotecas de TensorFlow pueden ser más adecuadas. Comprender los algoritmos detrás del código es importante para la robustez y la depuración efectiva. La visión por computadora tiene aplicaciones en el campo de la salud para el reconocimiento de cáncer y en la agricultura para el monitoreo de la salud de las plantas.
Available in English: Computer Vision Using OpenCV

1. Introducción y Procesamiento de Imágenes

Short description:

Hoy exploraremos el procesamiento de imágenes, la visión por computadora y la combinación de la visión por computadora y el aprendizaje automático. Proporcionaré ejemplos y un fragmento de código para algoritmos de visión por computadora. Tengo más de 15 años de experiencia en visión por computadora, aprendizaje automático e inteligencia artificial. Comencemos por comprender qué es una imagen.

Hola a todos. Muchas gracias por registrarse en esta conferencia de aprendizaje automático. Ya sea que se encuentren en Europa o en cualquier otro lugar de la Tierra. Muchas gracias por estar aquí.

Soy Veril. Hoy veremos cómo podemos hacer que el software, el software de aprendizaje automático, vea cosas como lo hacen los humanos. Intentaremos introducir algunos temas de procesamiento de imágenes y visión por computadora en este tiempo muy limitado corto. Debido a la limitación de tiempo, no puedo mostrarles tantos ejemplos de programación. Pero en mis diapositivas, si se fijan, he puesto algunos algoritmos dentro de cajas. Así que espero que puedan volver y echar un vistazo más tarde, eso podría ser útil. Y podemos discutir más ejemplos tal vez después de la presentación en la sesión de preguntas y respuestas.

Esta es mi agenda para hoy. Después de una pequeña introducción, primero les presentaré qué es el procesamiento de imágenes, algunos algoritmos de procesamiento de imágenes y luego veremos la visión por computadora. Y veremos algunos algoritmos clásicos de visión por computadora. Finalmente, quiero abordar cómo podemos combinar la visión por computadora y el aprendizaje automático, y cómo es diferente de la IA regular que resuelve todos los problemas por sí misma. Entonces, ¿cómo es diferente? ¿La visión por computadora es irrelevante ahora porque la IA está haciendo todo por sí misma? Así que discutiremos estos temas. Por último, les daré un fragmento de código. Nuevamente, pueden implementarlo ustedes mismos para comenzar a hacer algunos algoritmos de visión por computadora, con suerte.

Un poco de introducción sobre mí. Actualmente soy profesor asistente en la Universidad de Jönköping en Suecia. Es un laboratorio de IA que se enfoca en desarrollar algoritmos de IA y IA explicables. Además, tengo mi propia empresa, que ha desarrollado muchas aplicaciones de visión por computadora en el pasado en los Países Bajos. También estoy ubicado en los Países Bajos. Tengo más de 15 años de experiencia en el área de visión por computadora, aprendizaje automático y también la inteligencia artificial es el área en la que estoy poniendo mucho esfuerzo en estos días. Si quiero presentarme, siempre necesito agregar que soy ecologista.

¿Qué es una imagen? Comencemos con qué es una imagen antes de procesar estas imágenes. Si es una imagen digital, estamos hablando de imágenes digitales, no de imágenes antiguas de estilo analógico. Si es una imagen digital, estamos hablando de una matriz. La fuente puede ser cualquier cosa. La fuente puede ser tu teléfono inteligente, una cámara regular.

2. Procesamiento de Imágenes y Visión por Computadora

Short description:

Si estamos hablando de una imagen digital, estamos hablando de una matriz. Si vemos una imagen con una T en ella, podemos representar esta T como una imagen poniendo 1 cuando está brillante y poniendo 0 cuando está oscuro. El procesamiento de imágenes y la visión por computadora son diferentes. El software de procesamiento de imágenes toma una imagen como entrada y produce una imagen procesada. La visión por computadora toma una imagen como entrada y produce un valor, como el número de personas en la escena o una ubicación GPS encontrada en una imagen satelital.

Puede ser un sensor satelital. Puede ser un sensor de calor. Puede ser una imagen dermatológica o microscópica, una imagen de telescopio, lo que sea. Si estamos hablando de una imagen digital, estamos hablando de una matriz. Muy bien, si tienes una matriz, sabes cómo hacer operaciones de matriz y bienvenido al procesamiento de imágenes. Ahora sabes cómo hacer procesamiento de imágenes.

Si vemos una imagen con una T en ella, digamos, podemos representar esta T como una imagen poniendo 1 cuando está brillante y poniendo 0 cuando está oscuro. Ahora tenemos la T representada como una imagen digital. Cuando los números son solo 0 y 1, por supuesto, esta matriz es una matriz binaria. Se llama imagen binaria. Pero normalmente, cuando nuestros teléfonos inteligentes toman una foto, tenemos RGB, rojo, verde, imágenes en color azul. Entonces, eso significa que no tenemos una imagen como una sola matriz. Para cada imagen, tenemos tres matrices. Pero para simplificar las operaciones, ahora intentaremos ver una matriz a la vez.

Supongamos que hablamos de la imagen de brillo o escala de grises, que es una combinación de estas bandas rojas, verdes y azules todas juntas. Supongamos que se obtiene una suma ponderada. Entonces, antes de continuar, dije que hablaría sobre el procesamiento de imágenes. Hablaré sobre la visión por computadora. ¿Son lo mismo o no? Digo que es lo mismo. ¿Es verdad o falso? Da una respuesta de tu cabeza ahora. Es falso. Bueno, aunque las personas usan estos términos indistintamente, algunas personas dicen procesamiento de imágenes para la visión por computadora, algunas personas pueden decir visión por computadora para una aplicación de procesamiento de imágenes, pero en realidad son cosas diferentes. Cuando decimos procesamiento de imágenes, asumimos que tenemos un software, al que llamamos software de procesamiento de imágenes, donde la entrada es una imagen y la salida es una imagen procesada, entonces tenemos un software de procesamiento de imágenes. Sin embargo, cuando hablamos de visión por computadora, nuestra entrada nuevamente es una imagen. Pero la salida es un valor. Puede ser el número de personas en la escena o un vector, una posición, una ubicación GPS que encontramos en una imagen satelital, un límite, una forma. Puede ser cualquier clase, por ejemplo. Entonces, si tenemos un valor al final, decimos que hemos realizado visión por computadora. Y la mayoría de las veces, se hacen juntos, porque la mayoría de las veces la imagen para la visión por computadora no es adecuada para procesar y ser procesada inmediatamente.

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