Publicado el 5 de Junio del 2018
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80 paginas
Creado hace 7a (05/09/2016)
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES
“Trabajo de grado previo a la obtención del Título de Ingeniero en
Electrónica y Telecomunicaciones”
TRABAJO DE GRADUACIÓN
Título del proyecto
DESARROLLO DE UN SISTEMA EMBEBIDO PARA AYUDA A LA
NATACIÓN DE PERSONAS NO VIDENTES MEDIANTE EL
RECONOCIMIENTO DE IMÁGENES
Autor:
Jaime Alejandro Medina Sánchez
Director:
Ing. Giovanny Cuzco
Riobamba – Ecuador
AÑO 2016
ii
iii
iv
AGRADECIMIENTO
A mi familia quienes a lo largo de toda mi
vida me han apoyado mi
formación
académica, creyeron en mí en todo momento
y no dudaron de mis habilidades. A mis
profesores a quienes les debo gran parte de
mis conocimientos, gracias a su paciencia y
enseñanza. A mis amigos con quienes he
compartido buenos y malos momentos
Jaime Medina
v
DEDICATORIA
Dedico este proyecto de tesis a mi familia,
quienes a lo largo de mi vida han velado por
mi bienestar y educación siendo mi apoyo en
todo momento. Depositando su entera
confianza en cada reto que se me presentaba
sin dudar ni un solo momento en mi
inteligencia y capacidad. Es por ellos que soy
lo que soy ahora.
Jaime Medina
vi
ÍNDICE GENERAL
ÍNDICE DE FIGURAS ...................................................................... xi
ÍNDICE DE TABLAS ...................................................................... xiii
RESUMEN ........................................................................................ xiv
ABSTRACT ........................................... ¡Error! Marcador no definido.
INTRODUCCIÓN .............................................................................. 1
CAPÍTULO I ....................................................................................... 3
1. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA ............................................................. 3
1.1. Antecedentes ......................................................................................... 3
1.2. Sistemas embebidos .............................................................................. 5
1.2.1. Componentes de un sistema embebido ......................................... 5
1.3. Sistemas operativos embebidos ............................................................ 8
1.4. Algunos miniordenadores ................................................................... 10
1.5. Comparación entre Arduino, Raspberry Pi y Beaglebone Black........ 15
1.5.1. Arduino, ventajas y desventajas .................................................. 15
1.5.2. Raspberry Pi, ventajas y desventajas ........................................... 16
1.5.3. Beaglebone Black, ventajas y desventajas .................................. 16
1.5.4. Tabla resumen de las principales características de las tarjetas .. 17
1.6. Procesamiento de imágenes ................................................................ 17
1.6.1.
Imagen digital .............................................................................. 18
1.6.2. Aplicación de la Transformada de Fourier al procesamiento de
imágenes .................................................................................................... 18
1.6.2.1. Transformada de Fourier continúa ........................................ 18
1.6.2.2. Transformada de Fourier Discreta ......................................... 19
1.6.2.3. Filtros empleando Fourier ..................................................... 21
vii
1.6.3. Procesamiento de imágenes con OpenCV ................................... 23
1.6.3.1. Filtrado de una imagen en OpenCV ...................................... 23
1.7. Comunicación inalámbrica ................................................................. 26
1.8. Entorno de programación en Beaglebone Black................................. 26
1.8.1.
Introducción a la beaglebone ....................................................... 26
1.8.2. Actualización e instalación de librerías ....................................... 30
1.9. Creación de un proyecto en Python en la tarjeta Beaglebone Black .. 31
CAPÍTULO II ................................................................................... 33
2. METODOLOGÍA ..................................................................................... 33
2.1. Tipo de estudio.................................................................................... 33
2.1.1. Descriptivo-Correlacional ........................................................... 33
2.2. Métodos, Técnicas e Instrumentos...................................................... 33
2.2.1. Métodos ....................................................................................... 33
2.2.1.1. Analítico ................................................................................ 33
2.2.2. Técnicas ....................................................................................... 33
2.2.2.1. Observación ........................................................................... 33
2.2.3.
Instrumentos ................................................................................ 33
2.3. Población y muestra ............................................................................ 34
2.3.1. Población ..................................................................................... 34
2.3.2. Muestra ........................................................................................ 34
2.4. Hipótesis ............................................................................................. 34
2.5. Operacionalización de variables ......................................................... 34
2.6. Procedimientos.................................................................................... 34
2.7. Procedimiento y análisis ..................................................................... 35
2.7.1.
Inconvenientes que presenta un nadador no vidente ................... 35
viii
2.7.1.1. Diseño y selección de los componentes para el desarrollo del
sistema de apoyo ................................................................................... 35
2.7.2.
Implementación del sistema embebido para ayuda a la natación 36
2.7.3. Desarrollo del software embebido para el reconocimiento de
imágenes .................................................................................................... 37
CAPÍTULO III .................................................................................. 45
3. RESULTADOS ......................................................................................... 45
3.1. Resultados de la prueba de los filtros a emplear para procesar las
imágenes ........................................................................................................ 45
3.2. Resultados de la prueba del sistema embebido para la ayuda a la
natación ......................................................................................................... 46
CAPÍTULO IV .................................................................................. 49
4. DISCUSIÓN ............................................................................................. 49
CAPÍTULO V .................................................................................... 50
5. Conclusiones y Recomendaciones ............................................................ 50
5.1. Conclusiones ....................................................................................... 50
5.2. Recomendaciones ............................................................................... 51
CAPÍTULO VI .................................................................................. 52
6. PROPUESTA ............................................................................................ 52
6.1. Título de la propuesta ......................................................................... 52
6.2.
Introducción ........................................................................................ 52
6.3. Objetivos ............................................................................................. 53
6.3.1. Objetivo general .......................................................................... 53
6.3.2. Objetivos Específicos .................................................................. 53
6.4. Fundamentación Científico – Técnico ................................................ 53
6.5. Descripción de la propuesta ................................................................ 53
ix
6.6. Diseño organizacional......................................................................... 54
6.7. Monitoreo y Evaluación de la Propuesta ............................................ 54
BIBLIOGRAFÍA .................................................................... 55
ANEXOS Y APÉNDICES ...................................................... 57
7.
8.
x
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1.- Sistema Embebido Fuente.- J. Echavarría – Designing Eletronics __ 5
Figura 2.-Procesador Intel Core i7 Fuente.- Mishell Yagual – Conociendo tu Pc 6
Figura 3.- Memoria ROM ___________________________________________ 6
Figura 4.- Periféricos de entrada y salida de un pc. ______________________ 7
Figura 5.- Sistemas operativos _______________________________________ 8
Figura 6.- Diferentes modelos de arduino _____________________________ 11
Figura 7.- Placa de Raspberry PI ___________________________________
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