Utp pdiva_cap4 tipos de vision y sensores

Facultad de Ingeniería Electrónica y Mecatrónica

Procesamiento de Imágenes
y Visión Artificial
(PS02)

Sesión: 4
Tipos de Visión y Sensores

Ing. José C. Benítez P.

Índice

Tipos de Visión y Sensores

La Iluminación. Sensores
La visión humana Transductores
Tipos de visión Calibración
Visión fotópica Clasificación
Visión escotópica Aplicación de los sensores
Visión mesotópica Parámetros de los
Factores de la visión sensores
Luminotecnia Sensores ópticos

Procesamiento de Imágenes y Visión Artificial - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 2

La Iluminacion

Es uno de los factores ambientales.
Finalidad principal: facilitar la visualización de las
cosas dentro de un contexto espacial, de modo que el
trabajo se pueda realizar en unas condiciones
aceptables de eficacia, comodidad y seguridad.
Las consecuencias repercuten favorablemente sobre
las personas: reduciendo la fatiga, los índices de
errores y accidentes.
Influye directamente en el aumento de la cantidad y
calidad del trabajo.


La Iluminacion

La iluminación combinada con diferentes
colores genera ambientes específicos, que
según la actividad realizada y la adecuada
combinación, nos van a establecer ambientes
más adecuados.
Los requerimientos en cuanto a los niveles de
iluminación están determinados por las
exigencias específicas del proyecto en el que
se debe realizar la medición y las condiciones
visuales.


La Iluminacion

La iluminación defectuosa (exceso, defectos de
calidad, intensidad, etc.) son factores de cansancio
visual y esfuerzo mental, así como generadora de
accidentes, falta de adaptación y de bienestar y
bajos rendimientos.
Además, la iluminación insuficiente incrementa las
alteraciones visuales debidas a los vicios de
refracción y la edad, pero no causa daño visual por
sí misma.


La visión humana

• Toda radiación electromagnética emitida o reflejada por
cualquier cuerpo, cuyas longitudes de onda estén
comprendidas entre 380 y 780 nanómetros, es susceptible de
ser percibida como luz, siempre que su intensidad sea
superior a unos valores mínimos conocidos como umbrales
absolutos de percepción visual.


Tipos de visión

Básicamente existen tres tipos de visión:
•Fotópica,
•Escotópica y
•Mesotópica.


Visión Fotópica

• Conocida también como diurna, está regulada por los
conos y los bastones de la retina y permite la percepción
de las diferencias de luz y color.
• En este tipo de visión, la máxima sensibilidad se produce
para longitudes de onda alrededor de 555 nanómetros
correspondiente al color amarillo-limón.


Visión Escotópica

• También conocida como nocturna, está regulada básicamente
por los bastones de la retina y posibilita la percepción de las
diferencias de luminosidad pero no de los colores, ya que por
debajo de determinados niveles de luz, los conos de la retina
permanecen inactivos.
• La máxima sensibilidad se desplaza hacia longitudes de onda
menores (hacia color azul), con longitudes de onda menores a
500 nanómetros.


Visión Mesotopica
• Es una visión entre la fotópica y la escotópica.
• Los tipos de visión toman una importancia significativa a la
hora de diseñar sistemas de iluminación o de señalización en
condiciones visuales extremas. Ejemplo: en las pistas de
aterrizaje, señalización marítima y aérea, trabajo nocturno,
trabajo con material fotosensible, etc.
• Con buena iluminación el color rojo parece más brillante que
el azul, mientras que con luz oscura ocurre lo contrario.


Factores de la Visión

Existen factores fisiológicos y psico fisiológicos que
intervienen en la visión; sin embargo son los fisiológicos los
que tienen mayor importancia en relación con la iluminación.
Factores fisiológicos de la visión:
La acomodación visual
La adaptación visual
La agudeza visual

La fisiología (del griego φυσις physis, 'naturaleza', y λογος
logos, 'conocimiento, estudio') es la ciencia biológica que
estudia las funciones de los seres orgánicos.


La acomodación visual
es la capacidad que tiene
el ojo para enfocar los
objetos a diferentes
distancias, variando el
espesor y por lo tanto, la
longitud focal del
cristalino, por medio del
músculo ciliar.



La adaptación visual, es
el proceso por el cual el
ojo se adapta a distintos
niveles de luminosidad.
En este proceso
interviene el iris del ojo,
que actúa en forma
similar al diafragma de
una cámara fotográfica.



La agudeza visual, es la
capacidad de percibir y
discriminar visualmente los
detalles más pequeños.



En el ojo humano, la parte central de la
retina (fóvea) tiene unos 150 mil o 200
mil receptores de luz.
La fóvea de una rapaz, con un tamaño
parecido, hay millón y medio de células
receptoras.
Tanta densidad de receptores trae una
importante necesidad energética,
necesitan mucho aporte sanguíneo y la
anatomía del ojo humano no podría
soportar tanta densidad de receptores.


Luminotecnia

Flujo luminoso
Rendimiento luminoso
Intensidad luminosa
Iluminancia
Luminancia


Luminotecnia

Flujo luminoso:
Es la cantidad de la luz emitida por una fuente
luminosa.
Es un factor que depende únicamente de las
características intrínsecas de la fuente.
Rendimiento luminoso:
Mide la cantidad de energía que se convierte en
luz en relación con la energía total consumida.


Luminotecnia

Intensidad luminosa:
Es el flujo emitido en un ángulo sólido en una
dirección dada.
Su unidad, la Candela, equivale a la sesentava parte
de la intensidad luminosa provocada por 1cm2 de un
“cuerpo negro” a la temperatura de fusión del
platino (2,046 oK).


Luminotecnia

Iluminancia:
Es el flujo luminoso que incide sobre una superficie.
Su unidad, el Lux, equivale al flujo luminoso de un
lumen que incide homogéneamente sobre una
superficie de un metro cuadrado.
Luminancia:
Es el flujo reflejado por los cuerpos, o el flujo
emitido si un objeto se considera fuente de luz.


Sensores
• Es un elemento que produce en
su salida una señal, relacionada
con la cantidad que se está
midiendo, independientemente
del tipo de variable de que se
trate.
• Es un dispositivo capaz de
detectar diferentes tipos de
materiales, con el objetivo de
mandar una señal y permitir que
continúe un proceso, o bien
detectar una magnitud física.


Sensores

• Es un transductor que se
utiliza para medir una
variable física de interés.


Transductor

• Es un dispositivo que transforma
un tipo de variable física (por
ejemplo, fuerza, presión,
temperatura, velocidad, etc.) en
otro.
• Es un dispositivo que cambia la
naturaleza de la señal.
• Ejemplo de transductores: Un
bombilla, un parlante, un
micrófono, una celda fotoeléctrica,
un fotodiodo, etc.


Transductor

• Algunos de los sensores y
transductores utilizados con
más frecuencia son los
calibradores de tensión
(utilizados para medir la fuerza
y la presión), los termopares
(temperaturas), los
velocímetros (velocidad).


Aplicación de los Sensores

• Los sensores son un componente
crucial para un robot.
• Los sensores entregan información
sobre el robot y el ambiente en el
cual está interactuando, al
computador (cerebro) del robot.
• El programa computacional del
robot decide que hacer basándose
en esa información y en sus propias
instrucciones de tareas de alto nivel


Aplicación de los Sensores

• Los sensores son elementos físicos que
pertenecen a un tipo de dispositivo llamado
transductor.
• Los sensores son un tipo concreto de
transductores que se caracterizan porque son
usados para medir la variable transformada.
• La magnitud física que suele ser empleada por
los sensores como resultado suele ser la
tensión eléctrica, debido a la facilidad del
trabajo con ella.


Calibración

• Cualquier sensor o transductor
necesita estar calibrado para ser útil
como dispositivos de medida.
• La calibración es el procedimiento
mediante el cual se establece la
relación entre la variable medida y
la señal de salida convertida.


Clasificación

• Los transductores y los sensores pueden
clasificarse en dos tipos básicos, dependiendo
de la forma de la señal convertida.
• Los dos tipos son:

Transductores analógicos
Transductores digitales


T. Analógicos

• Los transductores analógicos proporcionan
una señal analógica continua.
• Ejemplo voltaje o corriente eléctrica.
• Esta señal puede ser tomada como el valor de
la variable física que se mide.


T. Digitales

• Los transductores digitales producen una señal de
salida digital, en la forma de un conjunto de bits de
estado en paralelo o formando una serie de
pulsaciones que pueden ser contadas.
• En una u otra forma, las señales digitales representan
el valor de la variable medida.
• Los transductores digitales suelen ofrecer la ventaja
de ser más compatibles con las computadoras
digitales que los sensores analógicos en la
automatización y en el control de procesos.


Características de los Sensores

• Exactitud
• Precisión
• Rango de funcionamiento
• Velocidad de respuesta
• Calibración
• Fiabilidad
• Coste


Exactitud

• La exactitud de la medición debe ser tan alta
como fuese posible.
• Se entiende por exactitud que el valor
verdadero de la variable se pueda detectar
sin errores sistemáticos positivos o negativos
en la medición.
• Sobre varias mediciones de la variable, el
promedio de error entre el valor real y el
valor detectado tenderá a ser cero.


Precisión

• Una medida será más precisa que otra si los
posibles errores aleatorios en la medición son
menores.
• La precisión de la medición debe ser tan alta
como fuese posible.
• La precisión significa que existe o no una pequeña
variación aleatoria en la medición de la variable.
• La dispersión en los valores de una serie de
mediciones será mínima.


Rango de funcionamiento

• El sensor debe tener un amplio rango de
funcionamiento, es decir, debe ser capaz de
medir de manera exacta y precisa un amplio
abanico de valores de la magnitud
correspondiente.
• El sensor debe tener un amplio rango de
funcionamiento y debe ser exacto y preciso en
todo el rango..


Velocidad de respuesta

• El sensor debe responder a los cambios de
la variable a medir en un tiempo mínimo.
• Lo ideal sería que la respuesta fuera
instantánea.
• El transductor debe ser capaz de
responder a los cambios de la variable
detectada en un tiempo mínimo.


Calibración

• Es el proceso mediante el que se establece la
relación entre la variable medida y la señal de
salida que produce el sensor.
• Debe poder realizarse de manera sencilla y
además el sensor no debe precisar una re
calibración frecuente.
• El sensor debe ser fácil de calibrar.


Calibración

• El tiempo y los procedimientos necesarios para llevar
a cabo el proceso de calibración deben ser mínimos.
• El término desviación se aplica con frecuencia para
indicar la pérdida gradual de exactitud del sensor que
se produce con el tiempo y el uso, lo cual hace
necesaria su re calibración.


Fiabilidad

• El sensor debe tener una alta fiabilidad.
• El sensor no debe estar sujeto a fallos
frecuentes durante el funcionamiento.


Coste

Para comprar, instalar y manejar
el sensor debe ser lo más barato
posible


Facilidad de funcionamiento

Sería ideal que la instalación y
uso del sensor no necesitara de
un aprendizaje excesivo.


Sensores ópticos

• En este tipo de sensores
las señales que se
transmiten y detectan son
luminosas.
• Son todos aquellos
sensores que son capaces
de detectar diferentes
factores a través de un
lente óptico.


Sensores ópticos

Ejemplo de SO es el de los mouse
de computadora (opticos o no), los
cuales mueven el cursor según el
movimiento que le indicamos
realizar.
Los SO también pueden utilizarse
para leer y detectar información,
tal como al velocidad de un auto
que viene por la carretera y si un
billete grande esta marcado o bien,
es falso.


Sensores ópticos

• Son de los más sensibles que
existen y justamente por este
motivo es que la mayoría de
ellos no duran demasiado
tiempo.
• Debemos decir que el SO es un
dispositivo básico que no tiene
demasiada relevancia dentro de
todos los tipos de sensores.


Sensores ópticos

• Los SO más utilizados son aquellos que detectan
billetes y monedas falsos.
• Los SO suelen colocarse para detectar la
proximidad de un intruso a la entrada del hogar,
de hecho podemos decir que en este caso, una de
las desventajas más grandes que tienen es que
pueden burlarse con facilidad y por eso un
sistema de seguridad con SO no representa
ningún tipo de desafío para un intruso.
• El SO es un excelente complemento a otros tipos
de sistemas de seguridad.


Elección de un Sensor

Forma de la carcasa
Distancia operativa
Datos electrónicos y conexiones
Generalidades


Tarea 05 (T5)

1. Detalle las características de 05 transductores analógicos
que se fabrican. Adjuntar hoja de datos (datasheet).
2. Detalle las características de 05 sensores analógicos que se
fabrican. Adjuntar hoja de datos (datasheet).
3. Detalle las características de 05 transductores digitales
que se fabrican. Adjuntar hoja de datos (datasheet).
4. Detalle las características de 05 sensores digitales que se
fabrican. Adjuntar hoja de datos (datasheet).
5. Detalle otras clasificaciones de los transductores.
6. Detalle otras clasificaciones de los sensores.


Tarea 05 (T5)

Presentación:
• Impreso y en USB.
• Adjuntar fuentes (03 PDFs, y 03 PPTs y 01 video) de
los temas, y cada tipo de transductor y sensor.


Presentación
Todas las fuentes deben presentarse en formato digital
(USB), dentro de una carpeta que lleve las iniciales del curso,
sus Apellidos, guion bajo y luego el numero de la Tarea.
Ejemplo:
PDIVA_BenitezPalacios_T5

La fuente debe conservar el nombre original y agregar _tema.

Las Tareas que no cumplan las
indicaciones no serán recepcionados
por el profesor.


Agradecimiento

NOTA. Revisar el blog del curso:
http://utppdiyva.blogspot.com


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