Facultad de Ciencias e Ingeniería
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Item Diseño de un sistema automático de clasificación de paltas por visión artificial(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-09-06) Alarcón Marín, Rosalym Liliana; Crisostomo Romero, Pedro MoisesEl Perú es uno de los países que exporta productos del sector agrícola alrededor del mundo y uno de los frutos que está logrando un crecimiento en ventas es la palta Hass, ya que ha demostrado un aumento en ventas el 2021 del 44% respecto al 2020 (Adex, 2021). Por este motivo, los agricultores están comenzando a regularizar sus producciones; sin embargo, actualmente, los procesos de obtención de calidad se realizan por inspección manual y visual. Estos presentan desventajas como la demora de procesamiento, la contratación de personal calificado, baja precisión y podría dañar la fruta; además del alto costo de la maquinaria. La presente tesis desarrolla el diseño de una máquina automática de clasificación de paltas Hass, por medio de procesamiento de imágenes, cuya capacidad de procesamiento será de 1 000 kg de paltas por hora, acorde con la producción del pequeño y mediano agricultor. El diseño propuesto comprende tres subsistemas. El primer subsistema lo conforman dos fajas transportadoras denominadas de acumulación y principal; la primera faja se encarga de alinear y ordenar las paltas en dos canales, y la siguiente transporta las paltas hacia el módulo de clasificación. El segundo, es un subsistema neumático, encargado de depositar las paltas en bandejas por medio de paletas, las cuales se accionan por actuadores giratorios neumáticos. Estos son accionados por electroválvulas que reciben señales de activación de un PLC acorde al calibre previamente detectado. El subsistema de visión comprende una cámara y un microprocesador configurado con el código de procesamiento. Se cuenta con una metodología de detección de madurez por medio de una variable que contiene la proporción de colores respecto a una palta madura e inmadura. Para el cálculo de largo y ancho se modela la palta como elipse, obteniendo una precisión del algoritmo de clasificación del 92.85%.Item Análisis del algoritmo FISTA orientado a mejorar la velocidad de convergencia(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-03-08) Rámirez Orihuela, Gabriel; Rodríguez Valderrama, Paul AntonioLos problemas lineales inversos existen en numerosas ramas de la ciencia e ingeniería, lo cual genera la necesidad de definir algoritmos de solución e cientes, que requieran poco costo computacional y converjan en el menor número de iteraciones. Se desea recuperar información original a la cual no se tiene acceso lo más similarmente posible y con dimensiones reducidas, produciendo así una disminución en el uso de recursos computacionales y por ende en el tiempo de ejecución. Esto es de particular importancia debido a que el tamaño de las señales se encuentra en constante aumento y su manipulación puede resultar muy costosa. Se estudia el algoritmo de optimización de primer orden FISTA (Fast Iterative Shrinkage-Thresholding Algorithm), el cual es utilizado en problemas inversos cuya solución se resume a la minimización de funciones convexas empleando información de la gradiente y de iteraciones previas. En este contexto, se analizan métodos que buscan la optimización del algoritmo por medio de tamaños de paso adaptativos para delimitar el paso de la gradiente y una mejor solución inicial mediante la reducción de dimensiones a través de las técnicas conocidas como Screening y Warm Start, produciendo así datos más sparse. Además, se comprueba la e cacia de los métodos desarrollados por medio de un algoritmo generalizado, en el cual son evaluados datos aleatorios generados sintéticamente e imágenes, con el n de obtener la mejor tasa de convergencia.Item Diseño de un modelo algorítmico basado en visión computacional para la detección y clasificación de retinopatía diabética en imágenes retinográficas digitales(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-06-19) Abarca Cusimayta, Daekef Rosendo; Beltrán Castañón, César ArmandoLa retinopatía diabética es una enfermedad muy común en pacientes con diabetes. Esta enfermedad ocasiona ceguera de manera gradual debido al deterioro de la retina. Este deterioro puede desencadenar en hemorragias, aneurismas y presencia de exudados en la superficie, las cuales se manifiestan en puntos vacíos de la visión del afectado. Las características mencionadas tienen muchas propiedades visuales como el color, forma, área de presencia que son posibles detectar por medio de imágenes retinográficas digitales. Esta propiedad hace posible el uso de la visión computacional para procesar la imagen y poder diagnosticar la enfermedad de acuerdo al grado de avance de ésta según las características clínicas presentes. El presente proyecto de tesis consiste en el desarrollo de un modelo algorítmico que logre aprovechar las características visuales para poder detectar y clasificar la enfermedad. Las características clínicas utilizadas son los microaneurismas, exudados y hemorragias. Se utilizó una base de datos pública de imágenes retinográficas y un clasificador SVM. El vector de características que se utilizó fue: área, color, número de características prensentes. Es importante mencionar que se utilizó pre-procesamiento en la imagen para excluir elementos como el fondo, disco óptico y las venas debido a que no aportan significativamente al análisis de la imagen. Para el desarrollo del algoritmo se utilizó C++ con OpenCV, la cual es una librería open source para el procesamiento de imágenes. Como resultado final de este proyecto se logró una sensibilidad del 90.17%; especificidad del 96.72% y precisión del 95.08%.Item Diagnóstico automático de Roya Amarilla en hojas de cafeto aplicando técnicas de procesamiento de imágenes y aprendizaje de máquina(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-03-09) Barriga Pozada, Alfonso Carlos Cesar; Arrasco Ordoñez, Carlos Salvador; Beltrán Castañón, César ArmandoActualmente, el café es uno de los recursos naturales más consumidos tanto en el mundo como en el Perú, Por ello, es menester garantizar la calidad en los granos de café, pues esto afectará considerablemente en el precio y posicionamiento en mercados altamente competentes; asimismo, el cultivo de este representa el principal ingreso para algunas familias, el cual se ve amenazado entre otras plagas, por la más perniciosa: La Roya Amarilla. La Roya Amarilla se propaga fácilmente a través del aire, una vez que cae en un cultivo de café, ataca directamente en las hojas, almacenándose en forma de esporas en el envés de estas, y al paso de días consume las hojas hasta defoliar completamente la planta infectada. Debido a ello, la planta no puede adquirir los nutrientes necesarios del sol, pues necesita las hojas como receptores; en consecuencia, el fruto del café (granos) no se desarrollan con normalidad, y por ende su calidad y cantidad de cosecha es baja. Aun cuando no existe una solución absoluta para la erradicación de esta plaga, se la puede controlar; es decir, a través de un proceso manual y exhaustivo los caficultores pueden aplicar una solución bioquímica en la planta que detenga el desarrollo del hongo en las hojas, pero no acaba con ellas, solo se puede prolongar el tiempo de vida de la planta de café. Esto es posible, solo si se detecta en sus inicios la presencia de las esporas en las hojas, pues de haber germinado el hongo sería en vano cualquier intento de recuperar la planta, con lo que solo quedaría el exterminio de la planta. Frente a este panorama, se propone una solución a través del aprendizaje máquina y procesamiento de imágenes, con el fin de automatizar el proceso de detección de la Roya en las hojas y calcular de manera más precisa la severidad del hongo. El proceso comienza en tomar fotografías a las hojas en un espacio semi controlado (con fondo blanco), luego se guardan todas las imágenes de las que se quiera conocer el porcentaje de severidad y ejecutar el programa propuesto, al término de ello el software muestra un reporte estadístico con el grado de incidencia por hoja según la clasificación de severidad que corresponda. Finalmente, destacar que, de manera funcional, el aprendizaje máquina será vital para descartar si hay presencia de roya en la hoja analizada, y luego si la hoja está infectada, con el método de procesamiento de imágenes se calculará de manera más precisa el porcentaje de severidad considerando el área de la hoja examinada.Item Diseño de un vehículo aéreo no tripulado y software asociado para la inspección de carreteras interprovinciales(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-07-05) Rivera Calagua, Bryan Joel; Villota Cerna, Elizabeth RoxanaEl método más común para inspección de carreteras es la inspección visual. Esta tarea toma tiempo ya que el proceso de evaluación e inspección es tedioso y largo, además de no abarcar más de 20 km por día. Con todos estos factores y teniendo en cuenta el error del operario, no se logra obtener una inspección adecuada. Además, implica alto costo y muchas veces es riesgoso para los mismos operarios ya que en una carretera transitan vehículos a alta velocidad, además de que las mismas carreteras en mal estado pueden resultar peligrosas. El presente trabajo propone el diseño de un vehículo aéreo no tripulado de ala fija (UAV que solo posee un motor y donde la fuerza de sustentación es proporcionada por las alas) para la acción de inspeccionar carreteras. Este debe ser lo más ligero posible, es por ello que se escogió poliestireno expandido como material principal. Se integrará el UAV con una cámara digital que tome fotos con alta calidad cada 5 segundos mientras sigue una trayectoria definida. Finalmente, las fotos tomadas son analizadas en una computadora por medio de procesamiento de imágenes para encontrar las fallas en las pistas. El algoritmo de procesamiento de imágenes se restringirá para carreteras interprovinciales, debido al poco tráfico que presenta en comparación con las carreteras de ciudad. Para el diseño del UAV se utilizó la metodología VDI 2225, donde de tres conceptos de solución se seleccionó el óptimo a través de un análisis técnico y económico, este concepto óptimo se va mejorando a través del avance de la tesis. Como resultado final se obtiene un vehículo de 3 kg de peso, el cual puede sobrevolar a una altura máxima de 80 m, a una velocidad máxima de 15 m/s.Item Sistema en tiempo real de detección y seguimiento de objetos esféricos en videos digitales(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-03-23) Tafur Tafur, José Elvis; Rodríguez Valderrama, Paúl AntonioEn la actualidad, el desarrollo de sistemas que permitan la interacción ser humano - computador es un tema que es ampliamente abordado en diversas campos. Dispositivos tales como el Iphone, Ipad, la Samsung Galaxy Tab, entre otros, poseen aplicaciones de uso sencillo e intuitivo, brindando al usuario una experiencia de mayor realismo. Algunas de las aplicaciones más exitosas se dan en el sector del entretenimiento: El XBox 360, Nintendo Wii, Play Station 3 y 4 con sus diversos accesorios (cámaras, controladores, etc.) ofrecen juegos que interactuan con el ser humano en tiempo real. En medio de este contexto y conociendo del interés que existe por la investigación y desarrollo de sistemas en visión por computador, en la presente tesis se muestra el desarrollo de un sistema que permite la interacción ser humano - computador. Este sistema permite la detección y seguimiento de un objeto esférico en tiempo real, esto a través de una interfaz en la cual el usuario puede percibir el seguimiento de una esfera y cuyos movimientos son captados por una cámara de video. El planteamiento de la solución está inspirado en el sistema Play Station Move, el cual permite el seguimiento de una esfera ubicada en un controlador de movimiento, brindando al usuario una mayor sensación de realismo y control de las acciones realizadas. No obstante, y a diferencia del sistema desarrollado por Play Station, el presente estudio no hace uso de acelerómetros para el seguimiento planteado. El sistema a desarrollar opera bajo condiciones de precisión y tiempo de procesamiento que permite una interacción aceptable con el usuario, y se centra en el desarrollo e implementación de algoritmos matemáticos (en lenguaje C) en tiempo real que permiten la detección y seguimiento del objeto esférico. Para la interfaz computador - cámara de video se utiliza una librería ya existente, previamente desarrollada en el laboratorio de DSP, la cual a su vez está basada en la librería ffmpeg.Item Desarrollo de una algoritmo para la localización automática de placas vehiculares peruanas usando técnicas de procesamiento de imágenes(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015-08-06) Salazar Márquez, Marcio Boris; Díaz Rojas, Kristians Edgardo; Cataño Sánchez, Miguel ÁngelLa necesidad de identificar un vehículo está relacionada con el reconocimiento de las placas correspondientes; esto se hace necesario debido a que se podría tener un mejor control en casos de infracciones, así como robos o accidentes vehiculares. La seguridad ciudadana está ligada con estos factores, por lo que el desarrollo de un sistema automático de reconocimiento de placas vehiculares ayudaría a tener una ciudad más segura. Esta Tesis plantea como solución el desarrollo de un algoritmo para la localización automática de placas vehiculares basado en técnicas de procesamiento digital de imágenes, detecta placas hechas en el Perú, las cuales cuentan principalmente con caracteres oscuros en fondo de color uniforme. Se investiga algunos métodos existentes para la extracción de las regiones de interés en las imágenes, placas, describiendo las técnicas principales que resuelven la problemática, indicando la eficiencia de éxito y las dificultades de cada una de ellas. Consta de cuatro capítulos: en el primero, se detalla la importancia de desarrollar sistemas automáticos de identificación de placas en base al uso de aplicaciones prácticas y se indican las consideraciones generales que se toman en cuenta para delimitar el alcance del trabajo. En el segundo capítulo se describe el estado del arte lo cual consta de métodos que se utilizarán como referencia para la realización del trabajo propuesto. El tercer capítulo describe detalladamente el desarrollo del algoritmo planteado a partir de dos procesos principales: umbralización automática y extracción. El proceso de umbralización automática consiste en el cálculo del valor umbral para la obtención de la imagen binaria requerido para el siguiente proceso, se determinan los puntos de interés en base a las características de la existencia de caracteres en la imagen. El proceso de extracción logra extraer la región de la imagen que contiene la placa vehicular a partir de las propiedades geométricas de la misma. Por último, el capítulo cuatro expone los resultados obtenidos mediante el uso de una herramienta de software especializado en procesamiento de imágenes, se realizan comparaciones con algoritmos desarrollados inicialmente y se concluye el método más eficiente que cumple con el objetivo establecido.Item Modelo computacional para la identificación de células espermáticas mediante el análisis automático de micrografías digitales(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015-06-20) Hernández Bretón, Heidy; Beltrán Castañón, César ArmandoEl presente proyecto de fin de carrera consiste en el desarrollo de un modelo computacional para la identificación de células espermáticas con el objetivo de analizar la normalidad de la morfología de la cabeza de dichas células mediante el análisis de micrografías digitales. El modelo propuesto comprende el procesamiento de las imágenes microscópicas, la extracción y selección de características que identifican la cabeza de las células espermáticas, la clasificación de las mismas en normales o anormales atendiendo a criterios morfológicos y el análisis comparativo de la caracterización realizada con relación a los estándares de la Organización Mundial de la Salud. Las imágenes microscópicas fueron procesadas para obtener una máscara binarizada de las mismas donde se identificara la cabeza de las células. Posteriormente las cabezas de las células fueron caracterizadas de manera automática de acuerdo a métricas seleccionadas y se realizó una reducción de dimensionalidad utilizando Análisis de Componentes Principales. Para la clasificación se emplearon Máquinas de Soporte Vectorial. Como resultado del procedimiento aplicado se pudieron identificar el 91.5% de las células espermáticas existentes en las imágenes de muestra. La tasa de acierto conseguida para la clasificación morfológica fue del 77.6%. Las métricas consideradas en la caracterización están de acuerdo a los parámetros de la Organización Mundial de la Salud.Item Estudio de un sistema de generación de imágenes acústicas aplicable a la supervisión submarina de las conchas de abanico(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2011-05-09) Cucho Padín, Gonzalo AugustoLa presente investigación tiene por objetivo el estudio de las técnicas de creación de imágenes ultrasónicas, tanto a gran escala como a pequeña escala, trabajando con bajas y altas frecuencias. Para el caso de gran escala se propone un diseño de un sistema telemétrico. Por otro lado, para el caso de pequeña escala se tomará énfasis en la técnica conocida como SAFT (Técnica de Enfocamiento mediante Apertura Sintética) debido a su compromiso costoresolución. Se realizará comparaciones entre estas técnicas y se indicarán propuestas de mejoramiento como el uso de transductores enfocados.Item Algoritmo que permite el ingreso de vehículos a una vía de alto tráfico y doble sentido, basado en procesamiento de imágenes(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2011-05-09) Chávez Córdova, Alex SantosLas intersecciones de tipo T, entre una avenida preferencial y una secundaria, son en algunas ocasiones, zonas de congestionamiento vehicular. Esto sucede cuando el flujo vehicular en la avenida preferencial es intenso, lo que provoca que el ingreso de algún vehículo desde la vía secundaria sea bastante difícil y riesgoso. Este trabajo de tesis, plantea como solución, un algoritmo basado en el procesamiento de imágenes, que determine la ubicación, y orientación de los vehículos que deseen ingresar a la avenida preferencial; y así, controlar dispositivos de control de tráfico (semáforos), que faciliten este ingreso.