PDF de programación - Detección y seguimiento de objetos con OpenCV

DETECCION Y SEGUIMIENTO DE OBJETOS CON OPENCV



Integrantes:

Calla, Bernardo
Malespina, Gabriel
Varela, Enzo
Palomeque, Cristian



Profesores:

Poblete, Felipe F.
González, Mariano



AÑO 2007



UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL

FACULTAD REGIONAL SAN NICOLÁS

INGENIERIA EN ELECTRÓNICA

TÉCNICAS DIGITALES III

PROYECTO INTEGRADOR



Proyecto Integrador TD III DETECCION Y SEGUIMIENTO DE OBJETOS CON OPENCV

INDICE DE SECCIONES:

IMAGEN DIGITAL

CAPTURA Y DIGITALIZACION

LA LIBRERÍA DE VISIÓN ARTIFICIAL OPENCV

INSTALACION Y CONFIGURACION DE LIBRERIAS


SECCION 0: INTRODUCCION, OBJETIVO Y DESARROLLO

SECCION 1:
Esta sección describe las características fundamentales de las librerías así como una breve
referencia de su origen y comparativas con otros paquetes comerciales similares.

SECCION 2:
Esta sección describe la adecuada instalación de IPL 2.5, OpenCV beta 5 y highgui, descripción
y uso de los diferentes tipos de archivos generados en dicha instalación y como efectuar la inclusión
de las librerías en dev cpp 4.0.

SECCION 3:
Esta sección describe los principales parámetros de una imagen digital y como es representada
cada tipo de imagen digital en memoria

SECCION 4:
Esta sección describe como es la interfase entre la imagen real y la PC, principales
características del digitalizador, ventajas y desventajas de dos de las actuales tecnologías de
fotodetectores usadas en dispositivos de captura. Se incluye información de la cámara web utilizada
en el proyecto.

SECCION 5:
Esta sección se muestra los tipos de datos de IPL y OPENCV utilizados en el lenguaje c.

SECCION 6:
Esta sección es un fragmento traducido del manual proporcionado por OPENCV en el cual se
detalla el grupo de funciones que permiten encontrar la orientación de movimiento de algún objeto
en una secuencia de capturas.

SECCION 7:
Esta sección trata sobre como se realizan los diferentes análisis a una imagen digital, se muestra
en detalle la detección de bordes mediante el operador sobel el cual es usado por una de las
funciones descriptas en la sección anterior.

SECCION 8:
Esta sección informa sobre los diferentes tipos de motores paso a paso, el funcionamiento y las
diferentes de secuencia de excitación que permiten distintos ángulos de giro.

SECCION 9: MOTOR Y PUERTO PARALELO
Esta sección informa sobre la configuración de puerto en Windows XP para el uso de los
mismos en C, y se detalla la interconexión de nuestro proyecto a través del mismo.

SECCION 10:

TIPOS DE DATOS EN IPL Y OPENCV

REPRESENTACION DEL MOVIMIENTO



OPERACIONES LOCALES

MOTORES PASO A PASO

PROGRAMA PRINCIPAL

VARELA, E. PALOMEQUE, C. MALESPINA, G CALLA, B.

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FUNCIONES UTILIZADAS

Esta sección describe el diagrama de flujo del programa principal, el código fuente en
desarrollado en DEVCPP.
SECCION 11:
Esta sección incluye las funciones utilizadas en el código fuente proporcionada por el manual
referente de OPENCV.

SECCION 12: ANALISIS DEL FUNCIONAMIENTO DEL PROGRAMA
Se muestra un analisis de una secuencia de imagenes de entrada y como se generan las siluetas de
movimiento validas, que son parametros fundamentales para las funciones descriptas en la seccion
REPRESENTACION DEL MOVIMIENTO



VARELA, E. PALOMEQUE, C. MALESPINA, G CALLA, B.

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INTRODUCCION


En la vida industrial se observa con gran frecuencia que es necesario realizar el control de procesos
los cuales requieren aparte de simples sensores, de otros dispositivos más complejos para tener una
visión detallada del mismo. Hoy en día una de las armas para combatir este problema es la visión
artificial, la cual a la vez de ayudar a resolverlos optimiza en gran medida el control.
Además de la rama industrial es posible realizar numerosas aplicaciones en diferentes áreas como
por ejemplo la vigilancia hogareña, etc.

OBJETIVO:

Mediante el uso de una cámara web de uso familiar realizaremos un dispositivo el cual será capaz
de interpretar el movimiento de un objeto cualquiera y hacer efectivo el seguimiento, estando este a
una cierta distancia y moviéndose unidimensionalmente en un determinado rango.

DESARROLLO:

Como dijimos mediante una cámara web conectada a través del puerto USB, son adquiridas las
imágenes. Estas imágenes son interpretadas por un software desarrollado bajo el lenguaje de
programación dev C++ y las librerías OpenCV, IPL y Highgui, a través del mismo programa, y
dependiendo del movimiento y las condiciones de finales de carrera se generan señales que son
tomadas y decodificadas por el driver controlador del motor paso a paso, que es el encargado de
realizar los movimientos de la cámara web.
Por lo tanto podemos desglosar el funcionamiento del sistema en distintas secciones, las cuales
serán desarrolladas en detalle a continuación.

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LA LIBRERÍA DE VISIÓN ARTIFICIAL OPENCV


Características fundamentales de la librería de visión artificial y código abierto The Open Computer
Vision Library (OpenCV a partir de ahora). La librería OpenCV proporciona un marco de trabajo de
alto nivel para el desarrollo de aplicaciones de visión por computador en tiempo real: estructuras de
datos, procesamiento y análisis de imágenes, análisis estructural, etc. Este marco de trabajo facilita
en gran manera el aprendizaje e implementación de distintas técnicas de visión por computador,
tanto a nivel docente como investigador, aislando al desarrollador de las peculiaridades de los
distintos sistemas de visión.

1. INTRODUCCION
Son muchos los paquetes de procesamiento de imágenes comerciales y software libre disponibles
actualmente, y muchas las ventajas e inconvenientes de cada uno de ellos.
Entre los distintos paquetes comerciales disponibles actualmente destacan por su potencia The
Martos Image Library (MIL) [1], Khoros, eVision, HIPS, Exbem, Aphelion, etc. sin embargo, el
principal inconveniente es su elevado precio y su ciclo de actualización, muchas veces,
relativamente largo. Algunos de ellos carecen de un entorno de desarrollo de alto nivel (i.e. HIPS),
otros disponen de éste, pero están ligados a la plataforma de desarrollo (i.e. Khoros - Unix, Linux;
Exbem - MacOS; eVision, Aphelion - Windows) o al propio hardware de captura (i.e. MIL). Todos
ellos proporcionan funciones de procesamiento y análisis de imágenes, reconocimiento de patrones,
estadísticas, calibración de la cámara, etc. a través del propio entorno o a través de librerías de
funciones, desarrollados en la mayoría de las ocasiones en C/C++. Sin embargo, tan sólo HIPS pone
a disposición del cliente su código fuente, y en la mayoría de los casos hablamos de librerías
monolíticas, muy pesadas y no demasiado rápidas.
Por otro lado, son muchos los paquetes no comerciales (con y sin licencia Software Libre)
disponibles en el mercado, entre ellos destacan OpenCV, Gandalf, TargetJr, VXL (basado en
TargetJr), CVIPTools, ImageLib, ImLib3D (Linux), LookingGlass, NeatVision (Java), TINA y
XMegaWave (Unix/Linux).
Todos ellos disponen de herramientas para el procesamiento de imágenes, pero a excepción de
OpenCV y Gandalf ninguno proporciona un marco de trabajo completo para el desarrollo de
aplicaciones relacionadas con la visión por computador. Esta capacidad de desarrollo contempla, no
sólo el procesamiento de imágenes, sino tareas mucho más complejas como el reconocimiento de
gestos, estimación del movimiento y la posición de un objeto, morphing, estimadores (filtros de
Kalman, etc.), etc. Sin embargo, sólo OpenCV proporciona bibliotecas de tipos de datos estáticos y
dinámicos (matrices, grafos, árboles, etc.), herramientas con la posibilidad de trabajar con la
mayoría de las capturadoras/cámaras del mercado, entornos de desarrollo fáciles e intuitivos y todo
ello, corriendo en dos de los sistemas operativos más utilizados del mundo Microsoft® Windows y
Linux.

2. THE OPEN COMPUTER VISION LIBRARY
El 13 de Junio del 2000, Intel® Corporation anunció que estaba trabajando con un grupo de
reconocidos investigadores en visión por computador para realizar una nueva librería de
estructuras/funciones en lenguaje C. Esta librería proporcionaría un marco de trabajo de nivel
medio-alto que ayudaría al personal
docente e investigador a desarrollar nuevas formas de interactuar con los ordenadores. Este anuncio
tuvo lugar en la apertura del IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern
Recognition (CVPR). Había nacido The Open Computer Vision Library [5] y lo hacía bajo licencia
BSD (Software Libre).

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La librería OpenCV es una API de aproximadamente 300 funciones escritas en lenguaje C que se
caracterizan por lo siguiente:


• Su uso es libre tanto para su uso comercial como no comercial (ver licencias en [2], [3] y [4]
para más información).
• No utiliza librerías numéricas externas, aunque puede hacer u