Tomás Domínguez Mínguez - Visión artificial

Visión Artificial. Aplicaciones prácticas con OpenCV - Python

Primera edición, 2021

© 2021 Tomás Domínguez Mínguez

© 2021 MARCOMBO, S. L.

www.marcombo.com

Diseño de cubierta: ENEDENÚ DISEÑO GRÁFICO

Maquetación: cuantofalta.es

Asesor técnico: Ferran Fàbregas

Correctores: Beatriz Garcia y Manel Fernández

Directora de producción: M. aRosa Castillo

«Cualquier forma de reproducción, distribución, comunicación publica o transformación de esta obra solo puede ser realizada con la autorización de sus titulares, salvo excepción prevista por la ley. Diríjase a CEDRO (Centro Español de Derechos Reprográficos, www.cedro.org) si necesita fotocopiar o escanear algún fragmento de esta obra».

ISBN: 978-84-267-3347-4

Producción del ePub: booqlab

Todo lo que sucede fue una vez un sueño

1.INTRODUCCIÓN Unidad 1 INTRODUCCIÓN La visión artificial es una disciplina científica formada por un conjunto de técnicas que permiten la captura, el procesamiento y el análisis de imágenes. El objetivo es que un ordenador sea capaz de extraer información útil para responder a preguntas sobre su contenido, como ¿qué aparece en la imagen?, ¿hay algún objeto en el que esté interesado?, ¿es una persona conocida?, ¿qué está haciendo? Las técnicas necesarias para conseguir dicho objetivo proceden de diversas áreas como la ingeniería o la informática, cuya naturaleza matemática ha provocado que solo estuvieran al alcance de especialistas en la materia. Sin embargo, la aparición de librerías como OpenCV ha permitido ocultar los complejos algoritmos en los que se basan y ha democratizado su uso. Al igual que para ponerse al volante de un coche no es necesario ser mecánico, sino únicamente saber manejar los mandos que permiten conducirlo, para desarrollar aplicaciones de visión artificial no se tiene por qué haber estudiado una ingeniería, basta con conocer las funciones de aquellas librerías que permitan hacer lo que se pretenda, por ejemplo, identificar un determinado objeto, su color o su tamaño. En este primer capítulo se darán unas pinceladas de lo que es la visión artificial, así como de la librería OpenCV, que pondrá a su alcance las técnicas necesarias para beneficiarse de todo lo que ofrece esta disciplina.

1.1 Visión artificial

1.2 OpenCV

1.3 Python

2.INSTALACIÓN DE OPENCV

3.PRIMEROS PASOS

3.1 Carga y visualización de la imagen almacenada en un archivo

3.2 Obtención de las características de una imagen

3.3 Creación de una imagen a partir de una matriz de píxeles

3.4 Modificación del valor de los píxeles de una imagen

3.5 Almacenamiento de una imagen en un archivo

4.FUNCIONES DE INTERFAZ GRÁFICA DE USUARIO

4.1 Ventanas

4.2 Líneas

4.3 Rectángulos

4.4 Círculos y elipses

4.5 Textos

4.6 Barras de desplazamiento

5.INTERACCIÓN CON EL RATÓN Y EL TECLADO

5.1 Gestión de eventos del ratón

5.2 Gestión de eventos del teclado

6.OPERACIONES BÁSICAS DE MANEJO DE IMÁGENES

6.1 Obtención del color de un píxel

6.2 Recorte de regiones

6.3 Escalado

6.4 Adición

6.5 Sustracción

6.6 Operaciones bit a bit

6.7 Cambio del espacio de color

7.HISTOGRAMAS

8.FILTROS DE PROCESAMIENTO DE IMÁGENES

8.1 Filtros basados en umbral

8.1.1 Filtro de umbral simple

8.1.2 Filtro de umbral Otsu

8.1.3 Filtro de umbral adaptativo

8.1.4 Comparación entre filtros

8.2 Filtros lineales

8.2.1 Filtro paso bajo (suavizado)

8.2.2 Filtro paso alto (de gradiente)

8.3 Filtros morfológicos

8.3.1 Filtro de dilatación

8.3.2 Filtro de erosión

8.3.3 Otros filtros morfológicos

8.4 Filtro Canny

9.CONTORNOS

9.1 Identificación

9.2 Dibujo

9.3 Cálculo del perímetro y el área

9.4 Bounding box

9.4.1 Pasatiempos. Las siete diferencias

9.5 Contornos de aproximación

9.6 Otras funciones

10.BÚSQUEDA DE IMÁGENES

11.RECONOCIMIENTO DE OBJETOS

11.1 Reconocimiento facial

11.2 Reconocimiento de ojos

11.3 Identificación de personas

12.OPERACIONES BÁSICAS DE MANEJO DE VÍDEO

12.1 Visualización de las imágenes capturadas por una cámara

12.2 Almacenamiento de vídeos

12.3 Reproducción de vídeos

13.PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS DE VÍDEO

13.1 Contador de monedas

13.2 Clasificación de objetos por tamaño

13.3 Identificación de figuras geométricas

13.4 Reconocimiento facial

14.REALIDAD AUMENTADA

15.SEGUIMIENTO DE OBJETOS EN PANTALLA

15.1 Color tracking

15.1.1 Rastreo de objetos

15.1.2 Control gestual

15.2 Meanshift

16.SUSTRACCIÓN DE UNA IMAGEN DE FONDO

17.ANEXO. FUNDAMENTOS DE PYTHON

17.1 Entorno de desarrollo

17.1.1 Instalación

17.1.2 Descripción general

17.2 Sintaxis básica de Python

17.3 Variables

17.4 Tipos de datos básicos

17.4.1 Números

17.4.2 Cadenas de caracteres

17.4.3 Booleanos

17.4.4 Conversión de tipos

17.5 Operadores

17.6 Estructuras de control

17.6.1 if…else

17.6.2 while

17.6.3 for

17.7 Estructuras de datos

17.7.1 Listas

17.7.2 Tuplas

17.7.3 Conjuntos

17.7.4 Diccionarios

17.8 Entrada de datos de usuario

17.9 Depurador de código de Python

17.10 Funciones

17.11 Alcance de las variables

17.12 Clases y objetos

17.12.1 Herencia

17.13 Módulos

La visión artificial es una disciplina científica formada por un conjunto de técnicas que permiten la captura, el procesamiento y el análisis de imágenes. El objetivo es que un ordenador sea capaz de extraer información útil para responder a preguntas sobre su contenido, como ¿qué aparece en la imagen?, ¿hay algún objeto en el que esté interesado?, ¿es una persona conocida?, ¿qué está haciendo?

Las técnicas necesarias para conseguir dicho objetivo proceden de diversas áreas como la ingeniería o la informática, cuya naturaleza matemática ha provocado que solo estuvieran al alcance de especialistas en la materia. Sin embargo, la aparición de librerías como OpenCV ha permitido ocultar los complejos algoritmos en los que se basan y ha democratizado su uso. Al igual que para ponerse al volante de un coche no es necesario ser mecánico, sino únicamente saber manejar los mandos que permiten conducirlo, para desarrollar aplicaciones de visión artificial no se tiene por qué haber estudiado una ingeniería, basta con conocer las funciones de aquellas librerías que permitan hacer lo que se pretenda, por ejemplo, identificar un determinado objeto, su color o su tamaño.

En este primer capítulo se darán unas pinceladas de lo que es la visión artificial, así como de la librería OpenCV, que pondrá a su alcance las técnicas necesarias para beneficiarse de todo lo que ofrece esta disciplina.