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Guía sobre Visión Artificial para principiantes

Tecnologías
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La visión artificial es una tecnología que esta presente tanto en la industria como en otros aspectos de nuestra vida cotidiana. Por ejemplo, el reconocimiento facial que realizan nuestros móviles para desbloquearse o la lectura automática de matrículas que nos abren el paso en algunos aparcamientos públicos sin necesidad de introducir el ticket. A continuación, os traemos una guía sobre visión artificial para adentrarnos un poco más en qué es y para que se utiliza

¿Qué es la visión artificial?

La visión artificial es un proceso mediante el cual una máquina, habitualmente un ordenador, puede analizar una imagen, entendiéndola y comprendiendo la información visual que contiene. Este proceso se realiza de forma similar al del cuerpo humano. Nuestros ojos son las cámaras que capturan las imágenes y que, posteriormente, son analizadas por nuestro cerebro. Al igual que en el proceso que realiza nuestro cuerpo, en los sistemas de visión artificial son muy importantes otras variables como, por ejemplo, la iluminación. Nuestros ojos nos ven las cosas de distinta forma dependiendo de la luz que recae sobre ellas. Ocurre lo mismo con los sistemas de visión artificial. Desde los años 70 se han dedicado muchos recursos para la evolución de la visión artificial, creando nuevos algoritmos, eficientes y robustos, que podemos encontrar actualmente aplicados en la industria y en otros sectores.
Podemos distinguir dos enfoques distintos de la visión artificial. Por un lado, la visión artificial tradicional en la que se utilizan técnicas de procesamiento de imágenes, como la extracción de características y, por otro lado, el aprendizaje profundo o redes neuronales. A continuación, os contamos más detalles sobre estos dos enfoques.

 

Enfoque tradicional de la visión artificial vs aprendizaje profundo

Los algoritmos tradicionales de visión artificial se centran en la detección y extracción de características de la imagen, por ejemplo, la detección de bordes. Los bordes son puntos característicos de la imagen ya que son zonas con mucha textura, con cambios de color y que son relativamente sencillos de identificar. Es importante identificar las características de una imagen ya que, son las que nos permitirán obtener la información y comprensión que necesitamos sobre la misma. A partir de estas características, podemos realizar un análisis e identificar posibles objetos en la misma. Existen muchos algoritmos desarrollados a lo largo de los años que permiten extraer distintos tipos de características. Por ello, la eficiencia de estas técnicas depende de la calidad de las características extraídas.Sin embargo, la evolución de la visión artificial ha derivado en los algoritmos de aprendizaje profundo y las redes neuronales. Los algoritmos de aprendizaje profundo en visión artificial realizan el proceso de extracción de características de las imágenes de forma automática.Estos algoritmos permiten clasificar las imágenes en diferentes clases, por ejemplo, distinguir entre imágenes de gatos y perros o distinguir en una imagen una persona y un coche. Además de clasificar las imágenes en una categoría u otra, estos algoritmos también pueden localizar varios objetos dentro de una imagen. Para la generación de modelos de detección y clasificación de imágenes es necesario contar con un dataset de imágenes etiquetadas. A partir de estas muestras, el algoritmo aprende a distinguir las características de cada una de las clases de forma automática y, posteriormente, es capaz de identificarlas en una nueva imagen.Todos estos algoritmos tienes muchas aplicaciones distintas, algunas de las cuales, os contamos a continuación.

¿Para qué sirve la visión artificial?

La visión artificial permite realizar inspecciones automatizadas de piezas u objetos, lo que resulta de gran utilidad en procesos de calidad. Además de para los procesos de calidad, existen otras muchas aplicaciones en la industria.También se utiliza visión artificial para la lectura de códigos, tanto a nivel industrial como en la vida cotidiana. Actualmente, son muchas las cafeterías o restaurantes que presentan su carta a través de un código QR. Nuestros móviles también cuentan con un algoritmo de visión artificial para realizar la lectura de los mismos.En otro extremo, la visión artificial contribuye a la conducción autónoma. Los algoritmos de visión artificial permiten identificar en tiempo real, la posición de los objetos que rodean al vehículo y no solo identificarlos si no, también, localizarlos en el espacio, lo que facilita la interacción con el medio que lo rodea.

Algunas aplicaciones de la visión artificial en la industria

Metrología

Con visión artificial se pueden realizar mediciones de hasta micras de precisión. Estas aplicaciones se realizan tanto en 2D como en 3D utilizando cámaras y láseres. Los avances que se realizan en los equipos y sensores de visión artificial permiten obtener cada vez, imágenes con más calidad. Por ello, se utilizan este tipo de sistemas para metrología de alta precisión. Con un sistema de visión se pueden medir hasta micras para detectar defectos y posicionamiento en una pieza concreta.

Detección de defectos en frutas y hortalizas a través de visión artificial

Otra aplicación que tiene gran importancia es la detección de defectos para el sector de la alimentación. Anteriormente, esta comprobación se realizaba de forma manual por personas dedicadas a ello, ahora gracias a los avances de la visión artificial es posible automatizar este proceso, siendo más rápido y eficiente. De esta forma, esta clase de detección de defectos permite asegurar que se cumplan los mínimos de calidad requerido en frutas y hortalizas y que estas no sean distribuidas con daños como cortes, golpes o roturas. Para esta aplicación, se utilizan, en muchos casos, cámaras hiperespectrales. Estas, permiten distinguir entre los estados de los materiales, y, por lo tanto, distinguir entre fases de maduración, desperfectos etc.

Verificación de montajes

Cada día se realizan montajes más y más complejos, con más piezas o conexionados. La visión artificial nos permite comprobar, paso a paso, que cada pieza está en su lugar, o al final del proceso, que el montaje final es correcto. Esta aplicación es muy útil para el montaje de maquinaria, equipos, placas electrónicas o pre-montajes con mucha complejidad. Estos sistemas reducen considerablemente tiempos de ciclo de operaciones muy complejas y tiempos de reoperación.

¿Qué ventajas aportan los sistemas de visión artificial en la industria?

Los sistemas de visión permiten realizar tareas de inspección y de control de calidad que aportan mejoras a los procesos productivos. Permiten, detectar errores, realizar un control mucho más exhaustivo, aumentar la productividad e inspeccionar el 100% de la producción entre otras muchas cosas.
A continuación, os contamos algunas de las ventajas de aplicar sistemas de visión artificial en las líneas de producción.

  • Aumento de la productividad: Aplicar sistemas de visión para el control de la producción, supone un aumento de la calidad del producto final. Al detectar los elementos defectuosos, éstos pueden ser eliminados del proceso productivo en etapas tempranas. En muchos casos esta detección temprana produce también la reducción de costes ya que el producto defectuoso se detecta antes de que aumente su valor.
  • Disminución de la pérdida de materiales: Si detectamos los elementos defectuosos en etapas tempranas, evitamos que estos continúen en la cadena de producción aumentando su valor y utilizando materiales que posteriormente tendrían que se desechados.
  • Reducción de costes: Al aumentar la productividad y al reducir la pérdida de materiales obtenemos un mejor aprovechamiento de los recursos disponibles. Esto conlleva una reducción de los costes de producción importante que se verá reflejada en una reducción del gasto total de la producción.
  • Mejor calidad del producto final: Por último y más importante, el producto final será de mayor calidad ya que la inspección y los controles evitarán fallos y posibles errores en la producción.

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