Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

Sistemas de Visión

MANUAL DE LABORATORIO 

 

 

 

 

PRÁCTICA 1 

“INTRODUCCIÓN AL IMAGEJ” 

Objetivos 

Que el alumno conozca y aprenda del software IMAGEJ, desde su descarga y e instalación hasta ver todas las funciones del mismo 

Marco teórico. 

ImageJ es un programa de procesamiento de imagen digital de dominio público programado en Java desarrollado en el National Institutes of Health. ImageJ fue diseñado con una arquitectura abierta que proporciona extensibilidad vía plugins Java y macros (macroinstrucciones) grabables. Se pueden desarrollar plugins de escaneo personalizado, análisis y procesamiento usando el editor incluido en ImageJ y un compilador Java. Los plug‐ins escritos por usuarios hacen posible resolver muchos problemas de procesado y análisis de imágenes, desde imágenes en vivo de las células en tres dimensiones, procesado de imágenes radiológicas, comparaciones de múltiples datos de sistema de imagen hasta sistemas automáticos de hematología. La arquitectura de plugins y entorno de desarrollo integrados de ImageJ lo han convertido en una plataforma popular para enseñar procesamiento de imagen. 

ImageJ puede ejecutarse en un applet en línea, como aplicación ejecutable, o en cualquier computadora con Máquina virtual Java 5 o superior. Hay también distribuciones descargables para Microsoft Windows, Mac OS, Mac OS X, Linux, y Sharp Zaurus PDA. El código fuente de ImageJ está disponible gratuitamente.  

El desarrollador principal del proyecto, Wayne Rasband, está en el Research Services Branch del National Institute of Mental Health. 

Características 

ImageJ puede mostrar, editar, analizar, procesar, guardar, e imprimir imágenes de 8 bits (256 colores), 16 bits (miles de colores) y 32 bits (millones de colores). Puede leer varios formatos de imagen incluyendo TIFF, PNG, GIF, JPEG, BMP, DICOM, FITS, así como formatos RAW (formato). ImageJ aguanta pilas o lotes, una serie de imágenes que comparten una sola ventana, y es multiproceso, de forma que las operaciones que requieren mucho tiempo se pueden realizar en paralelo en hardware multi‐CPU. ImageJ puede calcular el área y las estadísticas de valor de píxel de selecciones definidas por el usuario y la 

1. 2. 3. 4. 5. 6.

 

 

 

  

 

  

 

 

 

 

 

 

 

CUESTIONARIO. 

¿Qué te parece el software IMAGEJ? 

¿Te resulta fácil su manejo y entendimiento? 

¿Para qué crees que pueda ser útil a nivel profesional? 

 

REPORTE. 

1. Mostrar imágenes de cómo se instaló el software 2. Describir cada uno de los pantallazos hechos por cada función hecha. 3. Describir cada menú y submenú del programa 4. Conclusiones 5. Bibliografía 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PRÁCTICA 2 

“BARRIDO DE UNA IMAGEN” 

Objetivos 

Que el alumno aprenda a utilizar la función de macro, y haga un barrido de una imagen con varias condiciones para subir y bajar el brillo de una imagen. 

Marco teórico 

Una macro (del griego μακρο, makro, que significa ‘grande’) ―es una abreviatura de macroinstrucción― y aparte es una serie de instrucciones que se almacenan para que se puedan ejecutar de manera secuencial mediante una sola llamada u orden de ejecución. Dicho de otra manera, un macroinstrucción es una instrucción compleja, formada por otras instrucciones más sencillas. Esto permite la automatización de tareas repetitivas. 

Las macros tienden a generarse en el ámbito del propio programa que las utiliza y se ejecutan pulsando una combinación especial de teclas o un botón especialmente creado y asignado para tal efecto. 

La diferencia entre una macroinstrucción y un programa es que en las macroinstrucciones la ejecución es secuencial y no existe otro concepto del flujo de programa, conjunto de instrucciones (tales como «borrar archivo», «añadir registro», etc.), y que se almacenan en una ubicación especial.  

INTRODUCCIÓN A LA PROGRAMACIÓN DE MACROS JAVA 

Cada vez que utiliza una computadora, ejecuta diversas aplicaciones que realizan tareas por usted. Por ejemplo, su aplicación de correo electrónico le permite enviar y recibir mensajes de correo, y su navegador Web le permite ver páginas de sitios Web en todo el mundo. Los programadores de computadoras crean dichas aplicaciones, escribiendo programas de cómputo. 

 Una aplicación en Java es un programa de computadora que se ejecuta cuando usted utiliza el comando java para iniciar la Máquina Virtual de Java (JVM). Consideremos una aplicación simple que muestra una línea de texto. (Más adelante en esta sección hablaremos sobre cómo compilar y ejecutar una aplicación). El programa y su salida se muestran en la figura 2.1. La salida aparece en el recuadro al final del programa. El 

programa ilustra varias características importantes del lenguaje. Java utiliza notaciones que pueden parecer extrañas a los no programadores. 

Además, cada uno de los programas que presentamos en este libro tiene números de línea incluidos para su conveniencia; los números de línea no son parte de los programas en Java. Pronto veremos que la línea 9 se encarga del verdadero trabajo del programa; a saber, mostrar la frase Bienvenido a la programación en Java! en la pantalla. Ahora consideremos cada línea del programa en orden. 

 La línea 1 

// Fig. 2.1: Bienvenido1.java 

Empieza con //, indicando que el resto de la línea es un comentario. Los programadores insertan comentarios para documentar los programas y mejorar su legibilidad. Los comentarios también ayudan a otras personas a leer y comprender un programa. El compilador de Java ignora estos comentarios, de manera que la computadora no hace nada cuando el programa se ejecuta. Por convención, comenzamos cada uno de los programas con un comentario, el cual indica el número de fi gura y el nombre del archivo. 

 

PROCEDIMIENTO 

1. Con el programa brindado por el profesor de laboratorio cargarlo en el software 2. Modificar el programa en la región “Aquí hacer modificaciones” 

 

3. Hacer que el programa haga un barrido de una imagen bajando su brillo y aumentándolo. 

4. Cerrar IMAGEJ 

 

CUESTIONARIO 

¿Por qué es útil una macro? 

¿Te resultó difícil manejar una macro en el software? 

¿En qué casos pudieras usar una macro? 

 

REPORTE. 

1. Breve explicación de lo que hace la macro hecha. 2. Tomar evidencia del programa hecho con pantallazos. 3. Mostrar el programa hecho y corriendo 4. Conclusiones 5. Bibliografía 

 

 

PRÁCTICA 3 

“DE COLOR A BLANCO Y NEGRO” 

Objetivo. 

Que el alumno aprenda cómo hacer que con ayuda de una macro, se pueda pasar de una imagen a color RGB a blanco y negro (escala de grises) usando el software IMAGEJ. 

Marco teórico. 

La fotografía en blanco y negro, en ocasiones abreviado como B / N o en inglés B/W (de black y white), es una frase adjetiva utilizada sobre todo en cine y fotografía para describir varias formas de tecnología visual. La fotografía en blanco y negro se caracteriza por la ausencia de colorido, debido a su naturaleza química, que se compone de haluros de plata. En un primer paso, la película se expone a una determinada cantidad de luz en una cámara oscura o fotográfica, con lo que se obtiene una imagen latente que aún no se puede ver. Se revela con líquidos especiales, y puede pasarse por un baño de paro, con lo que se obtiene la imagen. Por último, la fijación de la imagen, para que sea químicamente estable y no reaccione ante la luz ni ante otros agentes exteriores. 

Muchas formas de tecnología visual se han desarrollado inicialmente en blanco y negro y han evolucionado paulatinamente para incluir color. Se usa la expresión blanco y negro, aun cuando en ocasiones las tecnologías visuales en cuestión incluyen varios matices de gris, además del blanco y el negro, o cuando se utiliza blanco y matices de un solo color, como el sepia. 

Al contar con tecnología para hacer imágenes en color, la fotografía en blanco y negro se continúa utilizando debido a diferentes cualidades que sólo ella ofrece, sobre todo el hecho de que la ausencia de color permite al espectador concentrarse en la forma y relación de lo fotografiado, sin tomar en cuenta los colores de los objetos. 

Para que una fotografía en blanco y negro se considere buena, debe entrar en lo que se conoce como sistema de zonas, que consiste, a grandes rasgos, en que la fotografía tenga toda la gama de grises, desde el blanco más blanco hasta el negro más negro. El sistema de zonas es una técnica de blanco y negro diseñada por el fotógrafo Ansel Adams. 

Entre los pioneros de la fotografía en blanco y negro en España destacan Xavier Miserachs, Ricard Terré y Oriol Maspons, además de Ramón Masats.[cita requerida] Uno de los 

grandes maestros de la fotografía en blanco y negro fue el reconocido Henri Cartier‐Bresson. 

 

El blanco y negro no solo se encuentra en la fotografía, sino también en películas y cortometrajes, algunos de los cuales han pasado a ser obras del séptimo arte. 

MÉTODOS PARA CONVERTIR IMÁGENES A BLANCO Y NEGRO. 

1. Quédate con uno de los tres canales RGB 

Este primer procedimiento solo requiere que exploremos los tres canales RGB por separado (desde la opción Niveles de los menús Imagen y, después, Ajustes). Enseguida comprobaréis que el acabado y el nivel de detalle de la imagen varían al comparar un canal con otro. Elige el que más te guste. El azul es el que suele dar el peor resultado, pero no os aconsejamos despreciarlo. Para concluir, selecciona el canal apropiado (rojo, verde o azul) y recurre a la herramienta Escala de grises que encontrarás en el menú Modo alojado en Imagen. 

2. Convierte tu foto a Color Lab 

Lo primero que debemos hacer en nuestro segundo método es pasar nuestra imagen a Color Lab. Para ello solo tenemos que hacer clic en el menú Imagen, y, después, seleccionar la opción Color Lab en el menú desplegable Modo. Al llevar a cabo este procedimiento ya no tendremos los tres canales de color que hemos manipulado en el método anterior, sino solo dos canales de color (a y b) y uno adicional de luminosidad. Para concluir solo tenemos que seleccionar este último desde los menús Imagen, Ajustes y, por último, Niveles. Ya solo queda pasar nuestra fotografía a escala de grises tal y como os hemos propuesto en el método anterior. 

3. Mezcla los canales 

Si nos decantamos por el canal rojo en el método de selección de uno de los tres canales RGB en el que profundizamos en la primera parte de este post, incrementaremos el dramatismo de la toma. Esta opción puede resultar muy apetecible, pero en algunos casos puede no ser lo que estamos buscando. 

Una buena forma de realzar el cielo y mejorar el aspecto general de un paisaje consiste en utilizar el filtro de color naranja que emplean muchos fotógrafos especializados en paisajes. Su dramatismo no es tan intenso como el de un filtro rojo, y la estética de la 

imagen es muy atractiva. Precisamente, este es el filtro que os proponemos aplicar en esta ocasión. 

Lo primero que haremos es hacer clic en los menús Imagen y Ajustes, para, a continuación, pinchar en Mezclador de canales. Ahora debemos habilitar la casilla Monocromo y seleccionar una proporción de los canales rojo, verde y azul que nos satisfaga (el filtro naranja podemos obtenerlo mezclando los colores primarios rojo y verde en distinta proporción). No obstante, comprobad que la suma de los porcentajes de los tres canales es 100, pues, de lo contrario, alteraremos la luminosidad de la imagen. 

Para concluir, dirigíos de nuevo al menú Imagen, pero, en esta ocasión, pinchad sobre Modo. Rematad la faena seleccionando la función Escala de grises. 

4. Manipula las capas de ajuste 

El último método que os proponemos en este post es el que, a nuestro juicio, suele ofrecernos el mejor resultado debido a que respeta buena parte de la información de la imagen original y ofrece un resultado con mucho volumen. 

Lo primero que debemos hacer es crear una capa de ajuste dirigiéndonos al menú Capa y haciendo clic en Nueva capa de ajuste. Ahora, pincharemos en la función Tono/Saturación y aceptaremos en OK. Después, crearemos una segunda capa de ajuste exactamente de la misma forma, y, cuando la tengamos preparada, modificaremos el parámetro Saturación asignándole el valor ‐100 para desatorar totalmente la imagen. 

A continuación, seleccionaremos en la paleta de capas la primera capa de ajuste que creamos y cambiaremos el modo de fusión a Color. Si hacemos doble clic sobre esta misma capa podremos manipular el control deslizable Tono hasta asignarle el valor que nos proporciona el acabado que más nos gusta. 

Para concluir solo tenemos que completar el ajuste del tono modificando la saturación hasta que consigamos el resultado que queremos. Y remataremos este procedimiento acoplando las dos capas desde el menú Capa/Acoplar capas, y convirtiendo a escala de grises desde Imagen/Modo/Escala de grises. 

 

PROCCEDIMIENTO. 

1. Abrir IMAGEJ 2. Abrir y modificar el archivo macro de la práctica anterior. 

3. En la sección “Aquí hacer modificaciones” hacer un programa para cambiar una imagen totalmente a color a blanco y negro. 

4. Cerrar programa. 

CUESTIONARIO. 

¿Te resulto complicado programarlo? 

¿En dónde ves aplicado ésta función del programa? 

¿Existen otros métodos para llegar al mismo fin? 

 

REPORTE. 

1. Tomar evidencias de como llegaste a tu resultado. 2. Explicar brevemente el funcionamiento del programa. 3. Tomar pantallazos del programa hecho y corriéndolo. 4. Mostrar resultados obtenidos, que a continuación se mostrará un ejemplo a lo que 

se debe de llegar. 5. Conclusiones 6. Bibliografía 

 

 

PRÁCTICA 4 

“CONTADOR DE PIXELES” 

 

Objetivo. 

Qué el alumno sepa cómo hacer un programa que cuente el nivel de pixeles máximos que pueda tener una figura en éste caso, el círculo, conociendo con esto su diámetro en pixeles 

 

Marco teórico. 

Para entender un poco más el concepto se explicará a detalle cómo se pueden contar los pixeles de cualquier imagen, en otras circunstancias. 

Análisis de los canales de color de una imagen mediante histogramas. 

 Una imagen digital está compuesta por pixeles. Cada pixel es un punto con un valor de intensidad para cada canal (colores “primarios”). Al combinar los distintos canales obtenemos el color deseado. En nuestro caso vamos a analizar el aporte de cada canal a la imagen, estudiando los canales denominados RGB: rojo (red), verde (green) y azul (blue).  Dentro cada canal un pixel toma un valor entero entre 0 y 255 (si los pixeles son de 8 bits) para asignarle un color, generando una escala entre estos valores para cada canal. Así las zonas oscuras de una imagen estarán representadas por píxeles con valores cercanos a 0 mientras que las zonas más claras con píxeles cercanos a 255. De esta manera, al analizar los canales RGB de una selección de la imagen podemos cuantificar (contar) cuántos pixeles con cada valor color (entre 0 y 255) hay para cada canal (RGB). Al graficar número de pixeles en función del valor dentro de la escala obtenemos un histograma (un conteo de pixels para cada valor). El ImageJ realiza este análisis de manera directa. Para ello seleccionamos primero la región de interés, y luego hacemos click en el menú Analyze‐‐>Histogram. Inmediatamente el programa abre una nueva ventana donde aparece un histograma “promedio” de todos los canales: 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Al hacer click en el botón RGB vamos cambiando a los disintos canales, y sus respectivos histogramas. 

 

En esta ventana también aparecen los valores para distintos parámetros: Mode: es el valor que más veces aparece (se ve como el máximo del histograma). Mean: es el promedio de todos los valores (generalmente es cercano a la moda). Count: es el número de pixels analizados. StdDev: es la desviación estándar, que puede aproximarse como el error en la determinación de la media (por ejemplo, 92±12). Min y Max: los valores mínimo y máximo del histograma. 

PRROCEDIMIENTO. 

1. Abrir IMAGEJ 2. Cargar la siguiente imagen con círculos variados de distintos tamaños. 

 

3. Abrir una macro y hacer un programa. 4. Cerrar IMAGEJ. 

 

CUESTIONARIO. 

¿Para qué crees que pueda ser útil éste programa? 

¿El programa funcionará también para imágenes a color? ¿Por qué? 

¿Funcionará el programa si los círculos se acomodaran de forma horizontal? Justifica tu respuesta. 

 

 

REPORTE. 

1. Tomar evidencia del procedimiento que usaste para hacer el programa. 2. Hacer pantallazos del código del programa y corriendo. 3. Dar una breve explicación de las funciones que tiene el programa. 4. Conclusiones. 5. Bibliografía. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PRÁCTICA 5 

“CONTADOR DE MONEDAS” 

 

Objetivo. 

Que el alumno, con los conocimientos que ha adquirido durante el laboratorio, haga un conteo de una imagen con monedas mexicanas y decir cuál es el tamaño de cada una de ellas por ayuda de la programación de una macro. 

 

MARCO TEÓRICO. 

Ésta práctica es muy similar a la anterior, lo que cambia es de que ahora utilizaremos monedas escaneadas, lo cual, se diría que el procedimiento para hacer el programa sería el mismo, pero lo que cambiaría es de que solamente se pueden contar los pixeles de color negro y eliminar los blanco, por lo tanto la complejidad empieza aquí al ser las monedas de color. 

Por lo tanto por lógica se debe de tener en cuenta que para empezar a hacer el programa es necesario de pasar las monedas a color en blanco y negro, lo que se tenga arriba de aproximadamente 40 en color RGB, pasarlo a Negro, no se debería de tomar como parámetro hacerlo a partir de 0, puesto que la imagen es escaneada, el color blanco no es blanco puro y puede tener deterioro la imagen. 

Por lo tanto después de hacer éste procedimiento se prosigue a hacer el mismo procedimiento que la práctica anterior, y ya con las monedas de color negro se puede hacer el mismo programa. 

En la industria esto puede ser muy útil para la identificación de no solo de monedas, sino de muchas aplicaciones variadas, por ejemplo para las puertas de seguridad con entrada de huella digital usa éste principio, puesto que cada uno tiene una huella digital única, éste principio nos ayuda en identificar cada huella que sea aprobada y poder accesar a ella. 

Basándose en nuestro principio que vimos en la práctica anterior, podremos hacer lo mismo e identificar las monedas y todo tipo de objetos que se presenten. 

 

 

PROCEDIMIENTO. 

1. Abrir IMAGEJ 2. Abrir la imagen siguiente. 

 

3. Hacer un programa de macro y contar las monedas que hay y cuál es el tamaño de cada una. 

4. Cerrar IMAGEJ. 

CUESTIONARIO. 

¿En qué otras aplicaciones se puede usar el programa? 

¿Cuáles fueron los cambios que hiciste respecto al programa de la práctica anterior? 

¿Solo se puede hacer con monedas mexicanas? 

¿Si mezclamos monedas de otras naciones en la misma imagen mostrara los mismos resultados? 

REPORTE. 

1. Evidencias del procedimiento de como hiciste el programa 2. Hacer pantallazos del código del programa y corriendo 3. Dar una breve explicación del funcionamiento del programa. 4. Conclusiones. 5. Bibliografía. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PRÁCTICA 6 

“IDENTIFICADOR DE MONEDAS” 

Objetivo. 

Que el alumno, con los conocimientos ya adquiridos sepa cómo identificar entre unas monedas de otras, como de moneda mexicana y americana, cuantas hay de cada una y saber de qué tamaño son. 

Marco teórico. 

Es la última práctica del curso, y por lo tanto se pondrá a prueba todo lo que se ha hecho hasta el momento, en la práctica anterior comentamos como poder contar, cuantas monedas mexicanas hay en la imagen y de qué tamaño tienen cada una de ellas. 

En ésta práctica sabremos no solo encontrar cuantas monedas hay, sino identificar qué tipo de monedas hay, entre las más destacadas son, moneda mexicana, moneda americana, euro, etc. 

Lo que se plantea es hacer el mismo procedimiento el de pasar todo de color a blanco y negro, solo que ahora no solo se tomara el color sino el relieve y los detalles que tiene cada moneda, ya que cada una tiene algo que otra no tiene. 

Y para tener un “identificador de monedas”, y verificar que los resultados sean los correctos.  

Puede ser muy útil en muchísimas aplicaciones, que requieran una exactitud exigente, puesto que al momento de hacer todos éstos trabajos manuales, se puede tener un margen de error muy alto, y erradicar ese problema con ayuda de nuestro programa, que ayude no solo a identificar las monedas sino otros objetos que sean diferentes entre sí. 

Gracias a los sistemas de visión que se ha evolucionado con el paso de los años, es posible no solo hacer éstas cosas, sino poder manejar una imagen a nuestro antojo, teniendo una gama muy extensa en la actualidad de demanda. 

A continuación se muestra una imagen de un proceso de producción, que es para evitar ciertas anomalías. Como identificar si el producto es aceptado o rechazado según como se encuentre de condiciones. 

 

 

 

 

PROCEDIMIENTO. 

1. Abrir IMAGEJ 2. Abrir la imagen que se mostrará a continuación. 

 

3. Hacer un programa que pueda identificar cuantas monedas mexicanas hay, y cuantas americanas, así como su tamaño. 

4. Cerrar IMAGEJ. 

CUESTIONARIO. 

¿Qué cambios hiciste al programa respecto al de la práctica anterior? 

¿Se puede hacer con otro tipo de monedas? 

¿Qué más aplicaciones puede tener el programa? 

 

REPORTE. 

1. Tomar evidencia de cómo se hizo el programa. 2. Hacer pantallazos del código hecho y con el programa corriendo. 3. Dar una breve explicación del funcionamiento del programa. 4. Hacer una interfaz ejecutable del programa 5. Conclusiones 6. Bibliografía. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TRABAJO FINAL. 

Entregable. 

1. Escanear cada una de las prácticas revisadas, (solo la portada). 2. Guardar los archivos WORD, de cada una de las prácticas. 3. Guardar cada una de las macros utilizadas en cada una de las prácticas. 4. Grabar en un CD todo lo anterior mencionado. 

 

 

 

 

 

 

 

¡¡¡¡¡FELICIDADES CUMPLISTE CON EL PROGRAMA DE LABORATORIO DE SISTEMAS DE VISIÓN!!!!!