Facultad de Ciencias e Ingeniería
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Item Real time water removal for underwater photogrammetry with depth information(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-12-03) Torres Padilla, Sebastian Jesus; Carranza De La Cruz, Cesar AlbertoEn la actualidad, la restauración de imágenes submarinas sigue siendo un tópico complejo en el ámbito de la imagenología óptica subacuática. Esto se debe a que los efectos atmosféricos y de reflectividad producidos por la escena suelen generar una degradación significativa a la fotografía y limitar el rango capturado debido a la borrosidad producida en el ambiente. Con la finalidad de solucionar este problema, la siguiente tesis implementa un algoritmo de retrodispersión que busca eliminar el efecto de degradación generado por el agua. Este proceso utilizara una imagen extraída de una cámara RGB y un mapa de profundidad extraído por software de fotogrametría como puntos de entrada. Sin embargo, dada la complejidad computacional que involucra ejecutar, el tiempo de ejecución aumenta exponencialmente, especialmente para imágenes de alta resolución y matrices generados de mapas de profundidad. Debido a esto, es indispensable diseñar un algoritmo paralelo e implementado en una GPU para poder acelerar significativamente el tiempo de procesamiento.Item Diseño de un sistema automático para el cultivo vertical de hortalizas e inspección por visión artificial(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-10-16) Aguilar Paredes, David Moisés; Crisóstomo Romero, Pedro MoisésLa incertidumbre en la producción de alimentos se intensifica debido a la contaminación del suelo, el cambio climático y el inminente aumento de la población a 9.8 mil millones de personas. La agricultura convencional, con su uso intensivo de químicos, ha contribuido a perder el 30% de las tierras arables a nivel mundial en las últimas cuatro décadas. Esta situación destaca la urgencia de replantear los métodos de producción para abordar la creciente demanda, preservar los recursos y garantizar la sostenibilidad a largo plazo. En respuesta a este desafío, la agricultura vertical ha surgido como una solución tecnológica que ofrece protección contra insectos y enfermedades, además de posibilitar la producción independientemente de los factores climáticos. Este estudio de investigación se propone analizar el estado actual de la agricultura vertical, diseñar un sistema que permita el cultivo e inspección a través de visión artificial, y seleccionar dicho sistema mediante criterios técnicoseconómicos y un análisis de costos. En el primer capítulo, se presenta la problemática abordada, los objetivos, la metodología, y el alcance del trabajo. Se realiza un análisis exhaustivo del estado del arte sobre las tecnologías en cultivos verticales y proyectos anteriores. En el segundo capítulo, se aborda el proyecto conceptual, destacando la elección de una solución basada en un análisis técnico-económico. Esta solución implica la propuesta de una estructura metálica para alojar niveles de cultivos, integrando sensores para monitorear los parámetros de las plantas y actuadores para la distribución de la solución nutritiva. En el tercer capítulo, se diseña y simula la estructura metálica para garantizar el cumplimiento de los requerimientos establecidos. Además, se eligen los sensores, actuadores, fuentes de energía y una cámara para el subsistema propuesto. Finalmente, se simula el algoritmo de procesamiento de imágenes, se realizan pruebas del subsistema de transporte de la cámara, se estima el costo y se presentan las conclusiones del proyecto. En resumen, esta investigación propone una solución innovadora que integra la agricultura vertical y visión artificial para abordar los desafíos de la agricultura tradicional, siendo clave para asegurar la futura seguridad alimentaria.Item Segmentación semántica de escenas urbanas de la provincia de Huamanga(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-09-10) Pasapera Huaman, Lui Gustavo; Flores Espinoza, Donato AndrésLa presente tesis se enfoca en la identificación y clasificación de objetos en escenas urbanas de la provincia de Huamanga, explorando un entorno diferente al de las ciudades desarrolladas y otras bases de datos existentes. Se estudiarán las escenas urbanas de Huamanga para segmentar imágenes en 7 clases de datos: personas, vehículos, motociclistas, edificios, veredas, pistas y otros, que incluyen detalles de cielo y cables de energía eléctrica. El enfoque principal de la tesis estará centrado en la visión por computadora, específicamente en la segmentación semántica para la clasificación de objetos. Para ello, se emplearán arquitecturas de aprendizaje profundo pre-entrenadas adaptadas a Deeplabv3+, y se utilizarán imágenes de la provincia de Huamanga como base de datos local. La investigación se inicia con un análisis del estado del arte, destacando la importancia de la clasificación de objetos en escenas urbanas y los beneficios del aprendizaje profundo en comparación con métodos tradicionales. Se enfatiza la necesidad de utilizar bases de datos locales sobre las existentes, así como la base teórica para la clasificación de imágenes locales utilizando Deeplabv3+ y redes de aprendizaje profundo mediante la transferencia de aprendizaje. Posteriormente, se describe el diseño, la recopilación y el enfoque de la base de datos locales en comparación con conjuntos de datos como Imagenet y CityScapes, utilizando la arquitectura Deeplabv3+ junto con redes de aprendizaje profundo en los datos locales. Finalmente, se presentan los resultados basados en el incremento del número de datos, analizando la precisión, el Índice de Jaccard (IoU) y el mBFScore tanto a nivel global como por clase, junto con un análisis comparativo con la base de datos Cityscapes. Se proporcionan tablas sumarias que verifican los resultados de cada red de aprendizaje profundo y se propone hardware para dispositivos capaces de ejecutar tareas de segmentación semántica.Item Sistema de adquisición de imágenes submarinas para la generación de tours virtuales(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-04-10) Mendoza Rabanal, Renzo Martin; Arce Cigüeñas, Diego MartinEl desarrollo del turismo en los ambientes submarinos es una actividad con alto potencial gracias a las características de estos entornos, ideales para el desarrollo de este sector. No obstante, el desarrollo actividades en los entornos submarinos pueden causar consecuencias irreparables, como el aumento de la contaminación y agobio de las especies submarinas debido a la fragilidad de los ecosistemas presentes. Una solución para promover el ecoturismo es el uso de los recorridos virtuales construidos a partir de información obtenida de estos entornos. Para ello, se requieren sistemas destinados a la adquisición de estos datos, los cuales se pueden encontrar en el mercado, pero presentan diseños rígidos y son de alto costo. Debido a ello, se plantea el desarrollo de una tecnología de bajo costo que permita la adquisición de los datos necesarios para la reconstrucción virtual de los ambientes submarinos y permita su uso por una buzo o un vehículo submarino. El presente trabajo de tesis forma parte del proyecto Concytec 161-2020 - Sistema de Fotogrametría Submarina y Visión por Computadora Avanzado para generación de videos 360° y modelos virtuales digitales de sectores submarinos con potencial turístico en el Perú. El documento desarrolla el diseño de un sistema de adquisición de imágenes submarinas de tres cámaras para obtener información de los ambientes de interés para la generación de recorridos virtuales hasta una profundidad máxima de 750 m. Este sistema es capaz de estimar su desplazamiento relativo y obtener su orientación para generar imágenes georreferenciadas y reducir el tiempo de generación de los ambientes virtuales. Este sistema cuenta con dos configuraciones para ser usado por un buzo profesional (hasta una profundidad mínima de 60 m) o un ROV submarino, lo cual destaca ante los sistemas comerciales enfocados únicamente a uno de estos modos de uso. El trabajo consta del diseño de tres dominios principales. (i) El sistema mecánico se compone de una estructura de soporte conformada por perfiles estructurales y cuatro contendores cilíndricos que contienen a los elementos electrónicos. (ii) El sistema electrónico cuenta con circuitos diseñados para el sensado del voltaje de batería y protección ante ingreso de agua, realizando simulaciones para verificar su funcionamiento. A su vez, se realizó la selección de los componentes electrónicos y fuente de alimentación. En el desarrollo de (iii) la etapa de control, se realizó el diseño de la interfaz y se propuso una estrategia de control de iluminación adaptativo basada en la diferencia de luminosidad entre la imagen sensada y la imagen con iluminación óptima; esta última es obtenida al aplicar una ecualización de histograma a la imagen original. Por otra parte, se simuló un algoritmo de estimación de desplazamiento basado en el filtro de Kalman, el cual mostró una desviación significante entre el valor real y estimado de desplazamiento. Para comprobar el funcionamiento del sistema, se implementó un prototipo enfocado únicamente a su modo de uso por buzo. Las pruebas realizadas demuestran que el sistema es capaz de aislar los componentes eléctricos y electrónicos ante el entorno acuático. Por otra parte, se comprobó que el tiempo de operación del prototipo es mayor a 120 minutos. Finalmente, se realizaron pruebas del control de iluminación donde se concluyó que la iluminación óptima es tal que el error generado no cambia al aumentar la intensidad de luz que proveen las luces submarinas.Item Diseño de una máquina clasificadora de truchas en piscigranjas aplicando visión por computadora(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-03-09) Vega de la Cruz, Luis Enrique; García Zevallos, Luis EnriqueEn los últimos años la producción de truchas en el Perú ha ido creciendo significativamente contribuyendo al sector exportación, al aumento del PBI y a una mayor empleabilidad en el sector rural. Esta actividad incluye procedimientos y técnicas para la crianza de las truchas durante todo su ciclo de vida, teniendo como una de las principales tareas la clasificación por tamaño, facilitando la supervivencia de las truchas más pequeñas. En el mercado internacional, existen máquinas automáticas de clasificación de peces por tamaño. Sin embargo, su alto costo obliga al productor peruano a mantener sus procedimientos de forma manual, lo que significa el empleo de recurso humano especializado. Por ello, se hace viable la propuesta de una máquina clasificadora de truchas por tamaño cuyo costo sea accesible al piscicultor local. La presente investigación tiene como objetivo el diseño de una máquina clasificadora de truchas por tamaño aplicando visión por computadora. Para ello, se utiliza la metodología alemana VDI 2206, mediante la cual se realiza una investigación en el proceso de crianza de truchas y las tecnologías existentes actualmente en la clasificación por tamaño. Sobre la base de lo anterior, se define una lista de requerimientos que delimita el diseño y se dispone algunas posibles soluciones mediante un análisis de cada función realizada por la máquina. Luego, se realizan cálculos y diseños preliminares que sustenten la elección de la solución óptima de acuerdo a las exigencias mencionadas anteriormente. Posteriormente, se elabora el diseño óptimo que incluye simulaciones y pruebas de visión por computadora que valide el diseño propuesto. Finalmente, se logra diseñar una máquina que clasifica truchas por tamaño aplicando visión por computadora, la cual selecciona tres tipos de tamaño (juvenil, engorde y reproductor) y cuenta con una capacidad de selección de 1920 truchas / hora.Item Desarrollo de una aplicación de visión artificial para escanear objetos 3D con cámaras de fotos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-03-15) Sumoso Vicuña, Ernie Ludwick; Sipiran Mendoza, Iván AnselmoLos métodos tradicionales de escaneo 3D requieren de un contacto físico directo con los objetos a escanear. En algunos casos demandan incluso la rotación y movimiento constante de estos, lo cual representa un riesgo para objetos frágiles como las piezas arqueológicas. Si ignoramos este factor de riesgo podemos causar daños irreparables y frustrar el proceso de documentación de estas. Por otro lado, existen técnicas de escaneo 3D sin contacto - pasivas que no requieren de una interacción directa con los objetos. Es por ello que se propone desarrollar un software que permita escanear piezas arqueológicas usando las técnicas de reconstrucción tridimensional mediante conceptos de visión artificial, aprendizaje de máquina, data augmentation y mallas poligonales. Para lograr nuestro cometido se parte de un set inicial de 962 huacos peruanos pre escaneados proporcionados por el grupo de Inteligencia Artificial PUCP. Con este conjunto de datos se genera una extenso volumen de imágenes los cuales son procesados y utilizados para el entrenamiento de un modelo de aprendizaje de máquina. Segundo, al obtener unos primeros resultados se propone llevar a cabo la técnica de data augmentation para extender nuestra data disponible, normalizarla, segmentarla y con ello entrenar múltiples modelos bajo 2 experimentos definidos. Todo ello nos permite mejorar los resultados de reconstrucción de objetos 3D considerando la alta variabilidad de huacos peruanos. Finalmente se implementa una interfaz gráfica la cual permite al usuario interactuar con el proyecto desarrollado. En conclusión, se logra desarrollar una herramienta de software que nos permite cargar videograbaciones reales de piezas arqueológicas (bajo ciertos parámetros establecidos), procesar los archivos, visualizar y descargar los resultados obtenidos como mallas poligonales (reconstrucciones 3D almacenados en el computador).Item Modelo heurístico para la determinación de la motilidad en células espermáticas mediante el análisis automático de tracking en video(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015-06-05) Gárate Polar, Diego Alonso; Beltrán Castañón, César ArmandoHoy en día, con el avance progresivo de la tecnología y la introducción de nuevas tecnicas computacionales ha cambiado la forma de trabajar de los medicos. Este es el caso de los andrólogos quienes tienen a su cargo la importante tarea de ayudar a las parejas a tartar problemas en sus sistemas reproductores con la finalidad de permitirles concebir un hijo, para lo que se require en la mayoria de casos un análisis de fertilidad. Actualmente la forma más usada para realizar este análisis es el método de inspección directa el cual es un procedimiento inexacto, subjetivo, no repetible y difícil de enseñar. El análisis de la motilidad espermática es una parte importante en el análisis de fertilidad y al mismo tiempo es un buen ejemplo del problema de seguimiento a múltiples objetos y video vigilancia desde el punto de vista computacional. El presente proyecto de fin de carrera presenta una solución ante la necesidad de realizar un seguimiento a cada una de las células espermáticas, llamado tracking, la solución planteada pone en práctica técnicas de visión computacional y además propone un modelo heurístico basado en dirección de movimiento y distancia euclidiana para realizar el seguimiento de espermatozoides en videos obtenidos a partir del simulador de células espermáticas también desarrollado en el presente proyecto. El proyecto inicia con el desarrollo de un simulador de células espermáticas, para luego realizar la obtención de muestras de dicho simulador, seguidamente se desarrolló y aplicó un algoritmo para la detección de células espermáticas que fueron usadas como datos de entrada para el algoritmo de Optical Flow así como para la heurística propuesta en el presente trabajo, por último se realizó un estudio estadístico donde se concluye que la heurística propuesta por este proyecto es más eficaz que el algoritmo de Optical Flow.Item Verificación del correcto empaquetado de cápsulas y pastillas en planchas tipo blíster, por medio del análisis de imágenes(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2011-07-19) Huamantinco Liberato, EduardoEsta tesis tiene como objetivo el desarrollo de un método eficiente para la detección de errores en la producción de blister, este método dará sustento a un sistema de producción, que permita eliminar, o reducir significativamente, los costos generados por los errores que se analizan en el presente trabajo. Este sistema estará basado en el método por análisis de imágenes digitales, por lo cual se tendrá en cuenta el diseño de un modulo de adquisición de señales digitales, y el consecuente software que permitirá procesar los datos que de esta manera se adquieren. Las instrucciones para establecer el método y los objetivos perseguidos nos proporciona una herramienta eficaz cuya aplicación práctica comprende el ajuste del mismo para obtener mejores resultados, por lo cual se estableció lo siguiente: · La situación actual del empaquetamiento de píldoras y pastillas, que comprende el análisis de los factores y variables, así como los procesos que actualmente se realizan, lo que origina la declaración del marco problemático del empaquetado tipo blister. · El empaquetado de las pastillas y píldoras, así como las técnicas utilizadas para su verificación. Se establece también un modelo teórico basado en definiciones operativas e indicadores cualitativos y cuantitativos. · Para la detección de los blister corf deficiencias se ha considerado el levantamiento de datos, fijando los fundamentos del algoritmo para esta detección, proceso al cual se llega como consecuencia de la metodología de la investigación aplicada. · Finalmente se evalúa el modelo de verificación que propugna esta tesis, analizando los resultados para diferentes situaciones en que se aplica el algoritmo.Item Diseño y desarrollo de un algoritmo que permita estimar el tamaño de peces, aplicando visión por computadora, y propuesta para realizar la selección adecuada de dichos peces(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2011-05-09) Orellana Lizano, HenrySe plantea el desarrollo de un algoritmo que permita estimar el tamaño de los peces sin la necesidad de que haya contacto físico entre el hombre y los animales aplicando, para ello, técnicas de visión por computadora. Para realizar el planteamiento se realizó estudios de las diferentes técnicas empleadas en visión por computadora y la necesidad de contar con imágenes tomadas por cámaras seleccionadas para el posterior procesamiento con los métodos estudiados.