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Computer Vision

Computer Vision. http://www.dca.ufrn.br/~lmarcos/courses/visao. No princípio. Advento dos computadores Tudo era Computação Gráfica (ou Processamento Gráfico). Processamento Gráfico?. 3. Sistemas Gráficos. CORE, GKS, GINO-F (padrões gráficos) X-Windows (interface gráfica MIT)

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Presentation Transcript

  1. Computer Vision http://www.dca.ufrn.br/~lmarcos/courses/visao

  2. No princípio • Advento dos computadores • Tudo era Computação Gráfica (ou Processamento Gráfico)

  3. Processamento Gráfico? 3

  4. Sistemas Gráficos • CORE, GKS, GINO-F (padrões gráficos) • X-Windows (interface gráfica MIT) • OpenGL (biblioteca gráfica) • DirectX (biblioteca gráfica) • DirectFB (biblioteca gráfica)

  5. Evolução do PG • Os modelos mais simples e métodos ainda são muito usados devido a serem bem entendidos, e simples de implementação em hardware e também rápidos. • Nos concentraremos em métodos simples, mas também nos difíceis.

  6. Sub-áreas • Processamento de Imagens • Entrada: imagem; saída: imagem • Síntese de imagens • Entrada: representação 3D; saída: imagem • Análise de Imagens • Entrada: imagem; saída: forma e outras características 3D • Visão Computacional • Reconhecimento de padrões

  7. Processamento de Imagens • Envolve as técnicas de transformação de imagens em que tanto a imagem de partida quanto a imagem resultado apresentam-se sob uma representação visual; • As transformações visam, em geral, melhorar as características visuais da imagem, como aumentar o contraste, foco, reduzir ruídos e distorções.

  8. Síntese de Imagens • Ocupa-se da produção de representações visuais a partir das especificações geométrica e visual de seus componentes; • É uma das sub-áreas mais difundidas e geralmente confundida com a própria computação gráfica • Área de CAD usa síntese de imagens

  9. Análise de Imagens • Busca obter a especificação dos componentes de uma imagem a partir de sua representação visual. • Extração de características para Visão de Robôs • Extração de forma 3D a partir de imagens • Identificação de objetos 3D a partir de suas imagens (envolve reconstrução)

  10. Modelagem Geométrica Dados SI VC Imagem Análise Síntese PI Processamento

  11. Modelagem Geomética • Provê formas eficientes para manipulação, armazenamento e recuperação de dados geométricos no computador. • Pode ser usada visando interfacear tanto na síntese de imagens quanto na análise de imagens. • Essencial construir uma boa estrutura de dados visando eficiência.

  12. What is computer vision? • Primeira questão a ser respondida • Controvérsias • Outras questões que ajudam na resposta: • Que problemas temos intenção de atacar? • Como planejamos resolvê-los?

  13. Problemas de Visao Computacional • Computar propriedades do mundo real usando uma ou mais imagens digitais • Propriedades geométricas • Forma e posição de objetos ou sólidos • Velocidade, aceleração de objetos • Processamento de imagem presumido • Imagens temporárias calculadas das originais • Partes de imagens identificadas para explicitar a informação necessária para o cálculo objeto

  14. Ferramentas de Visao Computacional • Computador interpretando imagens • Análise de imagens • Sistema de Visão Computacional • Hardware de aquisição (adquire e armazena imagens num computador) • Processamento de imagens • Mostrar os resultados aos usuários ou a outros sistemas computacionais

  15. Hardware • Parte mais importante, talvez • Software pode se tornar hardware • Iluminação em hardware • Câmeras de alta resolução • Redução e abstração de informação (HW) • Restringindo a pose de objetos (zooming, movimento)

  16. Visao Computacional • Um conjunto de técnicas computacionais para estimar ou explicitar as propriedades geométricas e dinâmicas do mundo 3D a partir de imagens digitais

  17. As muitas faces da VC • Dificil determinar o escopo • Multidisciplinar • Expansão contínua • Novas aplicações aparecem todo o tempo • Áreas de aplicação e pesquisa • Visto à frente

  18. Disciplinas relacionadas • Contorno (algum entrelaçamento): • IA, Robótica, Processamento de Sinais, Reconhecimento de Padrões, Teoria de Controle, Psicologia, Neurociência, outras • Nasceu e cresceu muito rápido • Menos de 40 anos de existência

  19. Consequências • Objetivos, ferramentas e pessoas se entrelaçam com muitas outras disciplinas • Definição e escopo do que é Visão Computacional ainda são pautas de discussão (definições ainda estão sendo acertadas)

  20. Processamento de Imagens • Area de pesquisa muito vasta • Diferença de VC: • Relaciona-se com propriedades de imagem • Transformações imagem-imagem • Visão computacional visa o mundo 3D • Requer processamento de imagens (prévio) • Muita coisa entrelaça com PI

  21. Processamento de Imagens • Exemplos: • Melhoria em imagens • Compressão • Extração de características

  22. Reconhecimento de padroes • Técnicas para reconhecer e classificar objetos usando imagens digitais • Muitos métodos (2D e 3D) para objetos em poses restringidas • Não ideais para o mundo 3D (irrestrito) • IAPR (Internatinal Association for Pattern Recognition) foi criada para assumir este campo

  23. Fotogrametria (cartografia) • Obtenção de medidas precisas e robustas de imagens controladas • Menos overlap que PI e PR • Diferença principal: fotogrametria precisa de graus de precisao maiores que VC e nem tudo em VC é relacionado com medidas • Basear (olhar) em fotogrametria para se desenvolver um sistema de VC que faça medidas é uma boa idéia • ISPRS (International Society for Photogrametry and Remote Sensing) assumiu esta área

  24. Areas de pesquisa e aplicações • Areas de pesquisa • Numero grande de contribuições em Visão (publicações) • Areas de aplicação • Domínios em que Visão Computacional é usada, em conjunto ou não com outras técnicas, para resolver problemas do mundo real

  25. Areas de pesquisa • Detecção de características (features) em imagens • Representação de contornos • Segmentação baseada em características • Análise de imagens de profundidade (range-images) • Modelagem e representação da forma • Reconstrução a partir de imagens simples (shape from X, single cues) • Visão Estéreo

  26. Areas de pesquisa • Análise de movimento • Visão colorida • Visão ativa e com propósito (purposive) • Invariantes (momentos, etc) • Sistemas calibrados e não calibrados • Detecção de objetos • Reconhecimento de objetos 3D • Localização de objetos 3D • Arquiteturas de tempo real e alta performance

  27. Areas de aplicacao • Controle de qualidade e inspeção industrial • Engenharia reversa • Seguranca e vigilância • Reconhecimento de face • Reconhecimento de gestos • Monitoramento de estradas • Veículos autônomos (terra, água, espaço)

  28. Areas de aplicacao • Sistemas robóticos olho-mão (hand-eye) • Visao Robótica (guia, servidor visual) • Espaço e aplicações • Aplicações militares • Análise de imagens médicas • Bancos de dados de imagens • Realidade virtual, tele-presença e tele-robótica

  29. Conferências • ICCV: International Conference on Computer Vision (Brasil em 2007) • CVPR: Internacional Conference on Computer Vision and Pattern Recognition • ECCV: European Conference on Computer Vision • ICIP: International Conference on Image Processing • ICPR: International Conference on Pattern Recogntion • ICRA: international Conference on Robotics and Automation • SBAI: Simpósio Brasileiro de Automação Inteligente • SIBGRAPI: Brazilian Smposium on Computer Graphics and Image Processing • SBIA: Simpósio Brasileiro de Inteligência Artificial • EnRI: Encontro de Robótica Inteligente

  30. Journals • International Journal of Computer Vision • IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence • Computer Vision and Image Understanding • Machine Vision and its Applications • Image and Vision Computing Journal • Journal of the Optical Society of America • Pattern Recognition • Pattern Recognition Letters

  31. Journals • IEEE Transactions on Image Processing • IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics • IEEE Proceedings: Vision, Image and Signal Processing • Biological Cybernetics • Neural Computation • Artificial Intelligence • IEEE Intelligent Systems

  32. Books • Um montão: Computer Vision, Introductory Techniques to Computer Vision, Robot Vision, etc…

  33. Internet • www.cs.cmu.edu/~cil/vision (Computer Vision Page) • Peipa.essex.ac.uk (Pilot European Image Processing Archive) • iris.usc.edu/Vision-Notes/bibliography/contents.html (Annotated Computer Vision Bibliography) • www.dai.ac.uk/daidb/staff/personal_pages/CVonline/CVentry.html (colecao de textos - Edinburgh)

  34. Softwares • OpenCV (free) • Numerical Recipes (livro com softwares) • Mescach (biblioteca numerica) • Matlab • Mathematica • Scilab • Khoros

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