Modelo discreto 3d para mejoramiento del contraste térmico y estimación de profundidad de defectos en láminas de CFRP

Abstract Two finite difference discretization approaches of the Fourier’s 3D heat propagation model are introduced, from which a new technique is proposed to enhance the thermal contrast of infrared sequences of images acquired from pulsed active thermography experiment for non-destructive testing of CFRP slabs. The discrete models defined are easily adaptable to a spatial filter structure, which can be applied to each image of the infrared sequence to obtain a better contrast between possible internal flaws and sound regions of material, and hence, a better probability of flaws detection. The performance of the technique proposed is evaluated using artificial thermal sequences generated by ThermoCalc6L, software that is able to compute dynamic thermal distributions in anisotropic layered solids, simulating internal defects and different excitation sets. Results show that this technique offers a better contrast between defects and image background than other relevant techniques like modified-differential absolute contrast, and a potentially faster execution than techniques based on thermal distribution reconstruction like the 3D thermal filtering method. Resumen Se introducen dos aproximaciones por diferencias finitas al modelo clásico de Fourier de propagación del calor en 3D a partir de las cuales se propone una nueva técnica para mejorar el contraste térmico en secuencias de imágenes infrarrojas adquiridas a partir de experimentos de termografía activa pulsada para ensayo no destructivo de láminas delgadas de CFRP. Los modelos anteriores se adaptan fácilmente a una estructura de filtro espacial que puede aplicarse a cada imagen de la secuencia con el fin de obtener un mejor contraste entre posibles defectos internos y las regiones sanas del material, y por tanto, una mayor probabilidad de detección. El desempeño de la técnica propuesta se evalúa empleando secuencias artificiales sintetizadas con el software ThermoCalc6L, que permite computar las distribuciones de temperatura en láminas sólidas anisotrópicas, simulando defectos internos y diferentes esquemas de excitación. Los resultados muestran que la técnica propuesta ofrece un mejor contraste térmico que técnicas relevantes como el contraste absoluto diferencial modificado, y una velocidad potencialmente superior de ejecución sobre las técnicas basadas en la reconstrucción de la distribución térmica, como el caso del método de filtrado térmico 3D

Reactive navigation scheme with RGB-D sensors

This paper presents the integration of a mobile robot with a vision system, which allows to a mobile agent to detect and avoid obstacles in its path. The vision system has the ability to present a 3D model of the local scene as a point clouds representation. The hardware integration is formed by an RGB-D inexpensive camera, a processing unit and a robotic platform. For visual perception, an algorithm for reduction 3D to 2D information similar to the information provided by range sensors was implemented in order to reduce response time and manipulation data for navigation algorithms. The whole system was tested in a controlled environment, overcoming various tests of navigation and obstacle avoidance. This work exploring the capabilities of RGB-D sensors in mobile robotics at Colombian Pacific  region and is the first step of a research proposal aims to implement a solution to the problem of Simultaneous Localization and Mapping (SLAM).En este artículo se presenta la integración de un robot móvil con un sistema de visión artifcial, que permite al agente móvil detectar y evadir obstáculos presentes en su trayectoria. El sistema de visión tiene la capacidad de presentar un modelo 3D de la escena local como una representación de nubes de puntos. La integración hardware es conformada por una cámara RGB-D de bajo costo, una unidad de procesamiento y una plataforma robótica. Para el sistema de percepción visual se implementa un algoritmo de reducción de información 3D a 2D, similar a la información de suministrada por sensores de rango, esto con el propósito de reducir etapas adicionales de manipulación de datos y tiempos en la respuesta de los algoritmos de navegación. El sistema en conjunto se puso a prueba en un entorno controlado, superando diversas pruebas de navegación y evasión de obstáculos. Con este trabajo se inicia la exploración de las capacidades del sensor RGB-D en robótica móvil a nivel de la región del pacífco colombiano y es el primer paso de una propuesta de investigación que busca implementar una solución al problema de Localización y Mapeo Simultaneo (SLAM)

A new algorithm for detecting and correcting bad pixels in infrared images

An image processing algorithm detects and replaces abnormal pixels individually, highlighting them amongst their neighbours in a sequence of thermal images without affecting overall texture, like classical filtering does. Bad pixels from manufacture or constant use of a CCD device in an IR camera are thus detected and replaced with a very good success rate, thereby reducing the risk of bad interpretation. Some thermal sequences from CFRP plates, taken by a Cincinnati Electronics InSb IR camera, were used for developing and testing this algorithm. The results were compared to a detailed list of bad pixels given by the manufacturer (about 70% coincidence). This work becomes relevant considering that the number of papers on this subject is low; most of them talk about astronomical image pre-processing. Moreover, thermo graphic non-destructive testing (TNDT) techniques are gaining popularity in Colombia at introductory levels in industrial sectors such as energy generation and transmission, sugar production and military aeronautics.Se expone un nuevo algoritmo de procesamiento de imágenes para detectar y corregir píxeles anómalos que resalten de manera individual entre sus vecinos en imágenes de una secuencia térmica obtenida a partir de un procedimiento de termografía activa, sin afectar la apariencia global de cada imagen, como ocurre al emplear una estrategia clásica de filtrado espacial. Como resultado principal de este filtrado selectivo, se detectan y reemplazan en un alto porcentaje aquellos píxeles defectuosos de fabricación o por el uso continuo del dispositivo CCD de la cámara infrarroja, lo cual re- duce el riesgo de malas interpretaciones en el análisis posterior. Para el desarrollo y prueba del algoritmo propuesto se utilizaron secuencias de video tomadas con una cámara Cincinnati Electronics de indio-antimonio (InSb) para inspeccionar láminas de CFRP (plástico reforzado con fibra de carbono) mediante la técnica de termografía activa. Los resultados del algoritmo se comparan con una lista de píxeles defectuosos dada por el fabricante de la cámara, arrojando un porcentaje de coincidencia de alrededor del 70%. El presente trabajo toma relevancia al considerar que en la literatura científica se encuentran muy pocos estudios en este campo, centrándose la mayoría en el preprocesamiento de imágenes astronómicas; además, en Colombia se está en una etapa de introducción creciente de técnicas de evaluación no destructiva por termografía (ENDT) en amplios sectores industriales que incluyen generación y transmisión de energía, in- genios azucareros y aeronáutica militar, entre otros

Reactive navigation scheme with RGB-D sensors

This paper presents the integration of a mobile robot with a vision system, which allows to a mobile agent to detect and avoid obstacles in its path. The vision system has the ability to present a 3D model of the local scene as a point clouds representation. The hardware integration is formed by an RGB-D inexpensive camera, a processing unit and a robotic platform. For visual perception, an algorithm for reduction 3D to 2D information similar to the information provided by range sensors was implemented in order to reduce response time and manipulation data for navigation algorithms. The whole system was tested in a controlled environment, overcoming various tests of navigation and obstacle avoidance. This work exploring the capabilities of RGB-D sensors in mobile robotics at Colombian Pacific  region and is the first step of a research proposal aims to implement a solution to the problem of Simultaneous Localization and Mapping (SLAM).En este artículo se presenta la integración de un robot móvil con un sistema de visión artifcial, que permite al agente móvil detectar y evadir obstáculos presentes en su trayectoria. El sistema de visión tiene la capacidad de presentar un modelo 3D de la escena local como una representación de nubes de puntos. La integración hardware es conformada por una cámara RGB-D de bajo costo, una unidad de procesamiento y una plataforma robótica. Para el sistema de percepción visual se implementa un algoritmo de reducción de información 3D a 2D, similar a la información de suministrada por sensores de rango, esto con el propósito de reducir etapas adicionales de manipulación de datos y tiempos en la respuesta de los algoritmos de navegación. El sistema en conjunto se puso a prueba en un entorno controlado, superando diversas pruebas de navegación y evasión de obstáculos. Con este trabajo se inicia la exploración de las capacidades del sensor RGB-D en robótica móvil a nivel de la región del pacífco colombiano y es el primer paso de una propuesta de investigación que busca implementar una solución al problema de Localización y Mapeo Simultaneo (SLAM)

Identificación biométrica utilizando imágenes infrarrojas de la red vascular de la cara dorsal de la mano

La necesidad manifiesta de mejorar los controles de acceso y seguridad han orientado el diseño de los nuevos sistemas de iden-tificación personal hacia la utilización de rasgos biométricos, fisiológicos y comportamentales, que garanticen niveles de de-sempeño cada vez más altos. Con esta motivación, se presenta el desarrollo y evaluación de un sistema computacional para realizar los procedimientos de registro y validación de identidad de personas utilizando imágenes de las venas de la cara dorsal de la mano, compuesto por un módulo hardware de bajo costo para la adquisición de imágenes infrarrojas, utilizando una cá-mara de video convencional, lentes ópticos, fuentes de iluminación infrarroja controladas y un frame grabber; y un módulo soft-ware para la visualización y captura de las imágenes, selección de las regiones de interés, segmentación y extracción, descrip-ción y clasificación de características. Finalmente, para evaluar la similitud entre las imágenes se implementa y evalúa una etapa basada en redes neuronales artificiales, permitiendo concluir que el indicador biométrico es lo suficientemente discriminante, y otra basada en correlación que, sobre una base de datos de 100 imágenes, determina la eficiencia máxima de sistema en 95,72% en un umbral igual a 65%, y 8,57% y 0% para las tasas de falsa aceptación (FAR) y falso rechazo (FRR) respectiva-mente.The evident need for improving access and safety controls has orientated the development of new personal identification systems towards using biometric, physiological and behavioral features guaranteeing increasing greater levels of performance. Motivated by this trend, the development and implementation of a computational tool for recording and validating people’s identity using dorsum hand vein images is presented here. A low-cost hardware module for acquiring infrared images was thus designed; it consisted of a conventional video-camera, optical lenses, controlled infrared illumination sources and a frame grabber. The accompanying software module was concerned with visualizing and capturing images, selecting regions of interest, pattern seg-mentation in the region and extracting, describing and classifying these features. An artificial neuron network approach was im-plemented for pattern recognition, resulting in it proving the biometric indicator to be sufficiently discriminating, and a corre-lation-based approach using a 100 image database for static characterisation, determined the system’s maximum efficiency to be 95.72% at a threshold equal to 65. False acceptance rate (FAR) was 8.57% and false rejection rate (FRR) was 0% at this threshold

Determinación semiautomática de parámetros morfológicos de la huella plantar mediante el procesamiento digital de imágenes

Morphological parameters of footprint plantar allow carrying out podiatric assessment. It allows studying changes and making clinical and sports decisions. However, in most of cases, these are manually obtained, and in the best case it is possible to use generic image manipulation programs; in conclusion, subjectivity and tediousness are current problems in this context. In this paper, a computer assisted proposal, to determine morphological parameters based on pedographies, is developed. To get the challenge, color based segmentation techniques, border detector based on optimal operator, and key points selection by discrete optimization, are identified.  As a result, techniques show robustness against light source interference, spectral flexibility, and extendible to images of non-luminous nature. In general, our approach is faster than conventional methodologies, with a rapid learning curve, allowing non specialized people make podiatric research and assessment easily.Los parámetros morfológicos de la huella plantar ayudan a evaluar la condición podológica. Estos permiten estudiar cambios para tomar decisiones a nivel clínico y deportivo. Sin embargo, su obtención es un proceso realizado en la mayoría de los casos de forma manual, y en el mejor de los casos, utilizando software genérico de manipulación de imágenes, lo que presenta problemas de subjetividad y tediosidad. En este documento se desarrolla una propuesta asistida por computador para la extracción de parámetros morfológicos a partir de podoscopías. Para llevar a cabo la propuesta, se identifican técnicas de segmentación basadas en color, detección de borde mediante un operador óptimo, y selección de puntos característicos mediante métodos de optimización discreta. Las técnicas implementadas muestran ser robustas frente a fuentes parásitas, espectralmente flexibles y extensibles a imágenes de naturaleza no lumínica. En general, el enfoque desarrollado es más rápido que los convencionales, con una curva de aprendizaje rápida, lo cual permite que personas no especializadas en la temática puedan llevar a cabo procesos de investigación y evaluación fácilmente

Diseño e implementación de un robot móvil autónomo con una pinza manipuladora

En este artículo se describe la arquitectura hardware y software de un robot móvil autónomo, las pruebas de validación y los resultados obtenidos. El sistema robótico está constituido por una plataforma móvil con un sistema de locomoción a base de ruedas en una configuración diferencial y un manipulador con un grado de libertad que tiene un efector final tipo pinza. El sistema sensorial está constituido por sensores infrarrojos, de ultrasonido, de contacto, de inclinación, de esfuerzo y encoders ópticos. El sistema de control se apoya en dos microcontroladores. El robot tiene dos modos de funcionamiento: comandado desde el computador y autónomo. El sistema desarrollado es modular, funcional y confiable, dejando abierta la posibilidad de implementar otros trabajos en un futuro

Evaluation of techniques for relevance analysis of radiological images using filters

Una etapa importante y fundamental en el reconocimiento de patrones sobre imágenes es la determinación del conjunto de características que mejor pueda describir la misma. En este artículo se presenta una etapa adicional entre la caracterización de la imagen y su posterior clasificación o recuperación de imágenes similares a una imagen dada, conocido como análisis de relevancia. Este permite reducir la dimensionalidad del conjunto inicial de características a un nuevo conjunto de menor dimensión que conserva la tasa de acierto de la recuperación. Las imágenes analizadas correspondieron a nódulos pulmonares de placas radiológicas de tórax disponibles en una base de datos de acceso libre disponible a través de la sociedad japonesa de tecnología radiológica.An important and fundamental stage in the image pattern recognition is the determination of the characteristics set that best describes the image. This paper describes a further step between the image characterization and its posterior classification or image retrieval similar to a given image, known as relevance analysis. It allows reducing the dimensionality of an initial set of features to a new set with fewer dimensions that preserves the hit rate of the retrieval. The analyzed images corresponded to lung nodules of radiological plaques of thorax, available through the open access library available through the Japanese society of radiological technolog

Procedimiento automático de reducción de variables basado en ACP para el reconocimiento de formas con ultrasonido

En algunos casos de desarrollo de un sistema de clasificación de patrones, la elección de las características a partir de los datos capturados puede llevar a disponer de un conjunto bastante numeroso de variables; en tales circunstancias, es fundamental disponer de una técnica para definir las características muy ruidosas que aportan muy poca infoffilación o llevan información redundante, con el objetivo de eliminarlas y trabajar con un número total que reduzca el esfuerzo computacional. En este artículo se presentan los resultados preliminares de una metodología para eliminar sistemáticamente las variables muy correlacionadas mediante un algoritmo informático; ésta se basa en los resultados obtenidos del Análisis en Componentes Principales (ACP) [1] sobre un conjunto de datos estadísticos. La presentación se basa en tUl grupo de variables extraídas de las señales de eco ultrasónico captadas por un Sistema Ultrasónico de Reconocimiento de Formas (SURF) de objetos

Estudio comparativo de técnicas para el reconocimiento de gestos por visión artificial

Se aborda el problema del reconocimiento visual de gestos realizados con las manos mediante diferentes técnicas de reconocimiento de patrones. Los gestos son capturados a través de una cámara Web , y, se extraen primitivas de movimiento inspiradas del procesamiento de la información de movimiento que ocurre en el cerebro de macacos. Los resultados alcanzados en el reconocimiento indican que características usadas en el reconocimiento son bastante discriminantes, por lo que, incluso con técnicas simples de reconocimiento de patrones, se obtuvieron buenos resultados. Sin embargo, es a través de un estudio que abarque diferentes técnicas de reconocimiento de patrones que los resultados en el reconocimiento pueden ser optimizados. En el presente trabajo, se evaluó el desempeño de seis técnicas de reconocimiento están dar para distinguir entre cuatro gestos diferentes, en donde el porcentaje de reconocimiento correcto osciló entre 87.88% y 97.14%