Fundamentos de Visión Artificial: Técnicas de Iluminación, Óptica y Procesamiento de Imágenes

Técnicas de Iluminación en Visión Artificial

• Direccional: Utiliza un ángulo específico para resaltar defectos superficiales.
• Luz polarizada: Empleada para detectar tensiones internas en materiales.
• Difusa: Iluminación uniforme desde todos los ángulos, ideal para el reconocimiento de caracteres.
• Contraluz: El objeto se interpone entre la fuente y la cámara; se utiliza para definir siluetas y formas.
• Oblicua: Similar a la direccional, pero con un ángulo más pronunciado para resaltar texturas.
• Darkfield (Campo oscuro): Iluminación rasante para detectar defectos en superficies transparentes o irregulares.
• Coaxial: Luz paralela que incide perpendicularmente, simulando una fuente en el infinito.
• Estructurada: Proyección de un patrón láser; la deformación del mismo permite extraer información volumétrica.

Atributos del Color

• Luminosidad: Cantidad de luz emitida.
• Tono: Atributo propio del color.
• Contenido de color: Sensación por la cual una superficie parece mostrar más o menos tono.
• Claridad: Luminosidad evaluada en relación con otra superficie igualmente iluminada.
• Saturación: Contenido de color evaluado en proporción a su luminosidad.
• Croma: Contenido de color evaluado en proporción a una superficie blanca.

Conceptos de Iluminación y Fotometría

• Flujo luminoso (Lumen): Cantidad de luz emitida por la fuente (Φ = Fλ * Vλ).
• Intensidad luminosa (Candela): Distribución de la luz en función del ángulo (I = Φ / Ω).
• Iluminancia (Lux): Flujo luminoso que llega a una superficie (E = I / S).
• Luminancia (Nit): Cociente entre la intensidad luminosa y la superficie aparente.

Tipos de Objetivos

• Gran angular: Focal pequeña, gran cobertura, perspectiva expandida, distorsión de líneas y mayor profundidad de campo (DOF).
• Ojo de pez: Variante extrema del gran angular.
• Teleobjetivo: Focal grande (>50mm), mayor alcance, visión estrecha, compresión de perspectiva y menor DOF.
• Zoom: Permite variar la distancia focal manteniendo el enfoque.
• Telecéntrico: Corrige la perspectiva simulando rayos paralelos.

MTF (Función de Transferencia de Modulación)

Al procesar una imagen a través de un objetivo, puede ocurrir una pérdida de contraste. La resolución (líneas por milímetro) depende tanto de la cámara como del objetivo. Dado que el objetivo no se comporta igual en el centro que en los bordes, la MTF nos permite evaluar su rendimiento real.

Filtros de Media para Procesamiento de Imágenes

• Filtro de media aritmética: Difumina la imagen para eliminar ruido, aunque genera pérdida de información.
• Media geométrica: Permite conservar mejor los detalles que la media aritmética.
• Media armónica: Indicado para ruido gaussiano y tipo sal; no funciona correctamente con ruido tipo pimienta.
• Media contraharmónica: Específico para ruido tipo sal (r < 0) o pimienta (r > 0).
• Filtro Yp: Similar al contraharmónico.
• Filtro adaptativo: Ideal para imágenes con ruido distribuido de forma no uniforme.