Reconeixement òptic de patrons amb discriminació variable per mitjà de la correlació no-lineal dual. Aplicació al reconeixement d'objectes en color

Abstract

En el panorama actual dels processadors d'imatges basats en la correlació òptica, es pot dir que s'ha avançat molt per aconseguir un augment de la capacitat discriminativa del sistema de reconeixement que permeti diferenciar el patró buscat de qualsevol altre objecte que presenti algun tipus de diferència. En una altra línia de desenvolupament, trobem els sistemes que emmagatzemen informació del patró en diferents situacions, o atorguen al sistema la capacitat de reconeixement invariant a distorsions, com ara rotacions, canvis d'escala, d'il·luminació, etc. En aquesta situació de diversitat de mètodes i sistemes , un canvi d'objectiu o de tasca de reconeixement, implica, inevitablement, un canvi important del procediment a seguir i, tal vegada, del dispositiu òptic a emprar.<br/><br/>En aquest treball, hem proposat un sistema de reconeixement basat en la correlació òptica que té, com a característica més destacada, la capacitat de discriminació variable en funció dels requeriments del problema plantejat. Sense necessitat de modificar el dispositiu optoelectrònic i variant de manera senzilla els valors d'uns paràmetres inclosos en el processament digital intermedi, s'aconsegueixen reproduir diferents mètodes de correlació, lineals i no-lineals convencionals, d'altres intermedis, i també permet, dins el mateix model, nous processaments de la informació. D'aquesta manera, s'obté un sistema molt versàtil, en què és possible controlar graus de tolerància diferents en funció de vàries característiques dels objectes. <br/><br/>Per a l'obtenció del sistema de reconeixement òptic amb capacitat de discriminació variable, hem emprat la correlació no-lineal dual (DNC) com a mètode de processament base del nostre sistema. Les operacions lineals i no-lineals aplicades independentment sobre l'escena a analitzar i l'objecte de referència, poden ser modificades de manera contínua variant uns paràmetres reals, L i M, inclosos en un processament digital intermedi. També s'ha introduït una funció que delimita, en el domini de freqüències, la regió de suport sobre la qual s'aplica la no-linealitat. L'arquitectura sobre la que es realitza la DNC, és el correlador de transformades conjuntes (JTC), que presenta l'avantatge de no requerir filtres adaptats a l'objecte a reconèixer. <br/><br/>S'han proposat simplificacions en quant al dispositiu i a l'algorisme que faciliten la realització experimental de la DNC i en redueixen el temps de computació. S'han estudiat els efectes d'algunes limitacions experimentals del sistema. S'ha estudiat el control de la capacitat de discriminació variable del sistema DNC davant de modificacions en la forma, en la intensitat, en la textura i en el color dels objectes. S'ha portat a terme experimentalment el sistema de reconeixement DNC i s'han obtingut resultats que demostren la possibilitat d'obtenir realment una capacitat de discriminació variable del sistema davant de canvis de forma i d'intensitat dels objectes.<br/><br/>En la línia d'adaptar la capacitat de discriminació a les necessitats del problema de reconeixement plantejat, incloem el cas on la discriminació dels objectes requereix diferenciar colors similars, pertanyents a una mateixa gamma de tonalitat. En aquest sentit, hem proposat un mètode de descomposició multicanal de la informació cromàtica de l'escena a analitzar i de l'objecte a reconèixer, que cal aplicar prèviament a la correlació òptica. La descomposició multicanal es fa mitjançant una selecció de canals quasimonocromàtics que s'adapta la gamma de tonalitat dels colors implicats. <br/><br/>S'ha realitzat experimentalment la descomposició cromàtica proposada, i mitjançant un correlador convergent s'ha implementat experimentalment un correlador multicanal amb una capacitat de discriminació alta davant d'objectes en color de tonalitat propera dins una mateixa gamma. Els resultats experimentals demostren la millora en quant a discriminació de la descomposició adaptada en canals quasimonocromàtics, davant l'ús de la descomposició convencional RGB.<br/><br/>Ambdues propostes, la descomposició cromàtica multicanal en canals quasimonocromàtics seleccionats i la DNC, s'han estudiat separadament. No obstant això, també s'ha proposat la seva aplicació conjunta en els casos on els requeriments de discriminació cromàtica són elevats i, a l'hora, es permet un cert grau de tolerància respecte a un altre aspecte de l'objecte, com per exemple, la seva forma.<br/><br/>Els resultats de la tesi, que hem presentat de manera resumida, poden tenir un major impacte o aplicació en els sistemes automàtics de visió artificial i en robòtica. Pel fet de tractar-se d'un sistema amb capacitat de discriminació variable segons diferents característiques de l'objecte a detectar (forma, intensitat, textura, color, ...), les propostes d'aquest treball es dirigeixen als sistemes de detecció i inspecció que requereixen una capacitat de discriminació variable de manera controlada en els diferents aspectes comentats. La introducció de la informació del color, i més concretament la proposta de la descomposició adaptada de la informació cromàtica en canals quasimonocromàtics, va especialment dirigida als sistemes de detecció i inspecció que requereixin una capacitat de discriminació en color elevada, i unida a la capacitat de discriminació respecte a la forma.