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Visão ComputacionalAs aplicações e os impactos em nosso cotidiano
V Semana Estadual de Tecnologia da Informação e Comunicação - TICLançamento do Livro Introdução à Visão Computacional
Palestrante
Felipe da Costa Barelli
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Quem é esse rapaz aí?
❏ Bacharel em Ciência da Computação pela Universidade Vila Velha
❏ Especialista em Engenharia Elétrica pelo Instituto Federal do Espírito Santo
❏ Sistema de controle de nível com realimentação por imagem.
❏ Sistema de monitoramento do uso de Equipamentos de Proteção Individual.
❏ Mestrando em Informática pela Universidade Federal do Espírito Santo
❏ Linha de pesquisa em Inteligência Computacional.
❏ Programador de Sistemas na Sollo Brasil
❏ Desenvolvimento de chatbots.
❏ Desenvolvimento de sistemas inteligentes para monitoria de qualidade.
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Quem são vocês?
❏ Estudantes ou profissionais da área de desenvolvimento de software?
❏ Profissionais de outras áreas?
❏ Alguém já trabalhou no desenvolvimento de um sistema de Visão Computacional?
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O que posso esperar desta palestra?
❏ Entender o que é um sistema de Visão Computacional.
❏ Conversar sobre as aplicações desses sistemas em nosso cotidiano.
❏ Aprender técnicas e conhecer ferramentas para desenvolvê-los.
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Qual o motivo para ação?
❏ Conhecer melhor a tecnologia que está substituindo homens por máquinas.
❏ Para quem deseja seguir carreira em uma empresa.
❏ Ser capaz de propor soluções para automatizar processos manuais.
❏ Desenvolver ferramentas de baixo custo comparadas as disponíveis no mercado.
❏ Para quem deseja empreender ou iniciar uma startup de tecnologia.
❏ Conhecer as tecnologias que viabilizam o desenvolvimento desses sistemas.
❏ Desenvolver soluções para automatizar processos realizados por humanos.
❏ Para quem deseja atuar na área de pesquisa.
❏ Conhecer e estudar os algoritmos utilizados nesses sistemas.
❏ Propor novos algoritmos ou otimizações dos algoritmos existentes.
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Expectativa x Realidade
Expectativa Realidade
29 GRÃOS
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Beleza! Mas o que é Visão Computacional?
❏ Visão Computacional é a ciência que estuda e desenvolve tecnologias que permitem
máquinas enxergar e extrair características do meio, através de imagens
capturadas por câmeras de vídeo, sensores, scanners e outros dispositivos.
Computer Vision
Dana H. Ballard, Christopher M. Brown
Prentice Hall; First edition (May 1, 1982)
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Aplicações da Visão Computacional
❏ Detecção, classificação e contagem de objetos.
❏ Rastreamento de objetos em movimento.
❏ Estimar a velocidade e a posição de um alvo em movimento.
❏ Reconstrução de cena.
❏ Desenvolver um modelo tridimensional da cena a partir de duas ou mais imagens.
❏ Restauração de imagens.
❏ Remoção de ruídos e reconstrução de regiões com falhas.
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Supermercados inteligentes
❏ Loja sem caixas de atendimento e
sem filas. O cliente entra, escolhe o
que quer, põe tudo em uma sacola e
vai embora. Simples assim.
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Análise de tráfego
❏ Sistemas capazes de analisar o fluxo
de veículos e a velocidade de cada um
deles em uma rodovia.
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Sistema de inspeção visual
❏ Indústria utiliza sistemas de Visão
Computacional para inspecionar se
peças metálicas foram cortadas
corretamente e não possuem falhas.
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Campos de estudo relacionados
Processamentode Imagens
Física,Biologia,
Matemática
Aprendizado deMáquina
VisãoComputacional
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Fluxo comum desses sistemas
AQUISIÇÃO DEIMAGEM
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Fluxo comum desses sistemas
PRÉ PROCESSAMENTO
AQUISIÇÃO DEIMAGEM
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Fluxo comum desses sistemas
PRÉ PROCESSAMENTO
AQUISIÇÃO DEIMAGEM
SEGMENTAÇÃO
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Fluxo comum desses sistemas
EXTRAÇÃO DECARACTERÍSTICAS
PRÉ PROCESSAMENTO
AQUISIÇÃO DEIMAGEM
SEGMENTAÇÃO
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Fluxo comum desses sistemas
RECONHECIMENTODE PADRÕES
EXTRAÇÃO DECARACTERÍSTICAS
PRÉ PROCESSAMENTO
AQUISIÇÃO DEIMAGEM
SEGMENTAÇÃO
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Fluxo comum desses sistemas
RECONHECIMENTODE PADRÕES
RESULTADOEXTRAÇÃO DE
CARACTERÍSTICAS
PRÉ PROCESSAMENTO
AQUISIÇÃO DEIMAGEM
SEGMENTAÇÃO
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Sistema Contador de Grãos
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Sistema Contador de Grãos
29
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Fluxo do sistema de contagem de grãos
RESULTADOEXTRAÇÃO DE
CARACTERÍSTICAS
PRÉ PROCESSAMENTO
AQUISIÇÃO DEIMAGEM
SEGMENTAÇÃO
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Aquisição de Imagem
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Capturar cena
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Pré-processamento
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Converter imagem RGB para Tons de Cinza
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Imagem em Tons de Cinza
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Redimensionar imagem
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Segmentação do objeto de interesse
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❏ Considerando o valor 180 como limiar.
Segmentação por binarização
153 255 255 153 217 153
153 255 255 153 217 153
153 153 153 153 153 153
153 153 183 153 255 153
153 153 183 153 153 153
153 153 153 153 153 153
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0 1 1 0 1 0
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Segmentação por binarização
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Obtendo o total de objetosem imagens binárias
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Algoritmo baseado na área do objeto
❏ Total de pixels brancos: 20
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Algoritmo baseado na área do objeto
❏ Total de pixels brancos: 20
❏ Área de um objeto:
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Algoritmo baseado na área do objeto
❏ Total de pixels brancos: 20
❏ Área de um objeto: 4
❏ Total de objetos:
20 / 4 = 5 objetos
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Vamos pensar um pouco?
❏ Qual seria uma limitação desse
algoritmo de contar objetos em
imagens a partir do valor médio
de pixels brancos que os
representam?
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❏ Percorrer toda a imagem e verificar as
conexões entre os pixels brancos.
❏ Definir um rótulo para cada grupo de
pixels brancos conectados.
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❏ Percorrer toda a imagem e verificar as
conexões entre os pixels brancos.
❏ Definir um rótulo para cada grupo de
pixels brancos conectados.
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❏ Percorrer toda a imagem e verificar as
conexões entre os pixels brancos.
❏ Definir um rótulo para cada grupo de
pixels brancos conectados.
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❏ Percorrer toda a imagem e verificar as
conexões entre os pixels brancos.
❏ Definir um rótulo para cada grupo de
pixels brancos conectados.
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❏ Definir um rótulo para cada grupo de
pixels brancos conectados.
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conexões entre os pixels brancos.
❏ Definir um rótulo para cada grupo de
pixels brancos conectados.
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0 4 4 4 0 0 3 3 3 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
❏ Percorrer toda a imagem e verificar as
conexões entre os pixels brancos.
❏ Definir um rótulo para cada grupo de
pixels brancos conectados.
❏ 4 rótulos distintos.
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Extração de características
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Características dimensionais
❏ Área do objeto
40.000 pixels 20.000 pixels 31.432 pixels
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Características dimensionais
❏ Perímetro do objeto
796 pixels 593 pixels 660 pixels
![Page 72: V Semana Estadual de Tecnologia da Informação e ...§ões/IV SETIC... · Entender o que é um sistema de Visão Computacional. Conversar sobre as aplicações desses sistemas em](https://reader030.vdocuments.com.br/reader030/viewer/2022041214/5e030d10d9e2ea2f20418732/html5/thumbnails/72.jpg)
Características topológicas
❏ Número de vértices
4 vértices 3 vértices
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Características topológicas
❏ Número de furos
1 2 3
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Características topológicas
❏ Número de furos
❏ Indústria utiliza sistemas de Visão
Computacional para inspecionar se
peças metálicas foram cortadas
corretamente e não possuem falhas.
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Reconhecimento de padrões
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Reconhecimento de padrões
❏ O Reconhecimento de Padrões é o campo da ciência que estuda técnicas para
descrever padrões de objetos a fim de classificá-los.
❏ Nos sistemas baseados em Visão Computacional, as técnicas de reconhecimento de
padrões são essenciais, pois possibilitam a classificação automática de um objeto
de interesse.
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Aprendizagem Supervisionada
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Classificador K-NN
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Classificador K-NN
![Page 80: V Semana Estadual de Tecnologia da Informação e ...§ões/IV SETIC... · Entender o que é um sistema de Visão Computacional. Conversar sobre as aplicações desses sistemas em](https://reader030.vdocuments.com.br/reader030/viewer/2022041214/5e030d10d9e2ea2f20418732/html5/thumbnails/80.jpg)
Classificador K-NN
K = 5
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Classificador K-NN
K = 5
![Page 82: V Semana Estadual de Tecnologia da Informação e ...§ões/IV SETIC... · Entender o que é um sistema de Visão Computacional. Conversar sobre as aplicações desses sistemas em](https://reader030.vdocuments.com.br/reader030/viewer/2022041214/5e030d10d9e2ea2f20418732/html5/thumbnails/82.jpg)
Revisando
RECONHECIMENTODE PADRÕES
RESULTADOEXTRAÇÃO DE
CARACTERÍSTICAS
PRÉ PROCESSAMENTO
AQUISIÇÃO DEIMAGEM
SEGMENTAÇÃO
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Ferramentas para desenvolver sistemasde Visão Computacional
![Page 84: V Semana Estadual de Tecnologia da Informação e ...§ões/IV SETIC... · Entender o que é um sistema de Visão Computacional. Conversar sobre as aplicações desses sistemas em](https://reader030.vdocuments.com.br/reader030/viewer/2022041214/5e030d10d9e2ea2f20418732/html5/thumbnails/84.jpg)
Google & Microsoft Vision API
❏ Serviços em nuvem com API para C#, Java, Python.
❏ Descrever e rotular imagem.
❏ Detectar conteúdo adulto.
❏ Detectar faces.
❏ Análisar sentimento em imagem.
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Microsoft Vision API
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Microsoft Vision API
![Page 87: V Semana Estadual de Tecnologia da Informação e ...§ões/IV SETIC... · Entender o que é um sistema de Visão Computacional. Conversar sobre as aplicações desses sistemas em](https://reader030.vdocuments.com.br/reader030/viewer/2022041214/5e030d10d9e2ea2f20418732/html5/thumbnails/87.jpg)
Google Vision API
![Page 88: V Semana Estadual de Tecnologia da Informação e ...§ões/IV SETIC... · Entender o que é um sistema de Visão Computacional. Conversar sobre as aplicações desses sistemas em](https://reader030.vdocuments.com.br/reader030/viewer/2022041214/5e030d10d9e2ea2f20418732/html5/thumbnails/88.jpg)
Google Vision API
![Page 89: V Semana Estadual de Tecnologia da Informação e ...§ões/IV SETIC... · Entender o que é um sistema de Visão Computacional. Conversar sobre as aplicações desses sistemas em](https://reader030.vdocuments.com.br/reader030/viewer/2022041214/5e030d10d9e2ea2f20418732/html5/thumbnails/89.jpg)
Google Vision API
![Page 90: V Semana Estadual de Tecnologia da Informação e ...§ões/IV SETIC... · Entender o que é um sistema de Visão Computacional. Conversar sobre as aplicações desses sistemas em](https://reader030.vdocuments.com.br/reader030/viewer/2022041214/5e030d10d9e2ea2f20418732/html5/thumbnails/90.jpg)
Câmera Intel REALSENSE SR300
![Page 91: V Semana Estadual de Tecnologia da Informação e ...§ões/IV SETIC... · Entender o que é um sistema de Visão Computacional. Conversar sobre as aplicações desses sistemas em](https://reader030.vdocuments.com.br/reader030/viewer/2022041214/5e030d10d9e2ea2f20418732/html5/thumbnails/91.jpg)
Câmera Intel REALSENSE SR300
❏ Kit de desenvolvedor Intel® RealSense™
❏ Ferramentas para reconhecimento facial.
❏ Ferramentas para reconhecimento de gestos.
❏ API para análise de sentimento na imagem.
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MatLab
❏ Software proprietário, desenvolvido pela MathWorks Inc.
❏ Multiplataforma, com versões para Windows, MacOS e Linux.
❏ Foi desenvolvida nas linguagens de programação C e Java.
❏ É um software destinado a fazer cálculos com matrizes.
❏ MATLAB = MATrix LABoratory
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OpenCV
❏ Originalmente, desenvolvida pela Intel, em 2000.
❏ Biblioteca multiplataforma, totalmente livre ao uso acadêmico e comercial.
❏ Foi desenvolvida nas linguagens de programação C/C++.
❏ Foi desenvolvida também para Java e Python.
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Leituras recomendadas
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Introdução à Visão Computacional
Usando MATLAB
André Ricardo Backes
Jarbas Joaci de Mesquita Sá Junior
Editora Alta Books
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Fundamentos de Processamento
Digital de Imagens: Uma Abordagem Prática
com Exemplos em Matlab
Chris Solomon
Toby Breckon
Editora LTC
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Processamento Digital de Imagens
Rafael C. Gonzalez
Richard E. Woods
Editora Pearson
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Introdução à Visão Computacional:
Uma abordagem prática com Python e OpenCV
Felipe Barelli
Editora Casa do Código