Cinvestav
Departamento de Computación

Contenido del Curso de

Visión

Cuatrimestre Mayo-Agosto del 2009

Elaboró: Dr. Luis Gerardo de la Fraga

La herramientas de trabajo serán la biblioteca de procesamiento de imágenes scimagen y OpenCV, Qt (www.trolltech.com) para el desarrollo de las interfaces gráficas y Mesa (www.mesa3d.org) para interactuar con objetos tri-dimensionales.

Contenido:

1. Introducción al procesamiento de imagen
   1. Representación de una Imagen digital
   2. Modelo general para el procesamiento de imágenes
   3. Elementos de un sistema de procesamiento digital de imágenes: adquisición, almacenamiento, una computadora, comunicación, despliegue y software.

2. Fundamentos de imágenes digitales
   1. Un modelo simple de imagen
   2. Muestreo y cuantización
   3. Relaciones entre pixels: vecinos, conectividad, distancia, operaciones aritméticas/lógicas.
   4. Geometría de imágenes: transformaciones y proyecciones.
   5. Filtrado espacial.

3. Segmentación de imagen
   1. Detección de discontinuidades
   2. Umbralización
   3. Obtención del objeto por rellenado
   4. Morfología

4. Representación de la forma y reconocimiento del objeto
   1. Esquemas de representación. El esqueleto de una región. Códigos de cadena.
   2. Descriptores de fronteras: momentos.
   3. Ajuste de formas
   4. El clasificador de mínima distancia

5. Algoritmos geométricos
   1. Algoritmo óptimo para encontrar el par de puntos más cercano.
   2. Algoritmos para encontrar la cubierta convexa (convex hull): algoritmo de Andrew, de Graham, Quickhull
   3. La lista de aristas doblemente ligada
   4. El diagrama de Voronoi y la triangulación de Delaunay.
6. Métodos numéricos para resolver problemas por mínimos cuadrados
   1. Método líneal de ajuste
   2. Las series de Taylor
   3. El método de Gauss-Newton
   4. El método Levenberg-Marquardt
   5. Propiedades de la descomposición en valores singulares (SVD)
   6. La evolución diferencial: una heurística para optimización nolineal
7. Reconstrucción tridimensional
   1. Modelo para la cámara obscura
   2. Calibración de la cámara con homografías.
   3. Auto-calibración de la cámara usando cuboides.
   4. Auto-calibración de la cámara usando planos.
   5. Reconstrucción usando varias cámaras
   6. Visualización de la reconstrucción con mapeo de texturas

Prácticas:

1. Digitalizar una imagen de puntos aleatorios y construir su malla
2. Reconocimiento de formas con métodos de momentos y ajuste de curvas
3. Reconstruir objetos que tengan una simetría cilíndrica
4. Ajuste lineal y no-lineal de círculos
5. Reconstruir cuboides a partir de imágenes sintéticas
6. Reconstruir planos a partir de imágenes sintéticas
7. Verificar la exactitud de un método de auto-calibración

Bibliografía:

1. R.C. Gonzalez and R.E. Woods, Digital Image Processing
   1992, Addison Wesley
2. Real Time Collision Detection. C. Ericson. 2005. Morgan Kaufmann
3. R. Hartley and A. Zisserman, Multiple View Geometry in Computer Vision 2nd edition, 2003, Cambridge
4. Y. Ma, S, Soatto, J Kosecka and A Shankar Sastry, An inivitation to 3D vision, from imagen to geometry models
5. Corner detection based on modified Hough transform
   F. Shen and H. Wang, Pattern Recognition Letters 23 (2002) 1039-1049
6. Abigail Martínez Rivas, Reconstrucción del volumen a partir
   de su mapa de contornos. Tesis de Maestría. 2005
   Sección de Computación, Cinvestav.
7. E. Trucco and A. Verri, Introductory Techniques for 3D Computer Vision
   1998, Prentice Hall.
8. Jorge Eduardo Ramírez Flores. Modelos deformables para caracterizar macromoléculas biológicas. Tesis de Maestría en Ciencias especialidad en Ingeniería Eléctrica. Cinvestav-IPN. Julio 2004.
9. Claudia Magdalena Ramírez Trejo, Animación de modelos deformables, Tesis de Maestría en Ciencias especialidad en Ingeniería Eléctrica. Cinvestav-IPN. Noviembre 2005.
10. Julio Guadalupe Moctezuma Ramírez, Manipulación de objetos deformables en tiempo real empleando un guante , Codirector: Dr. Vicente Parra Vega (Sección de Mecatrónica). Tesis de Maestría en Ciencias especialidad en Ingeniería Eléctrica. Cinvestav-IPN. Diciembre 2006.