PRACTICA 16

TITULO

Detección de defectos en billetes de banco

OBJETIVO

El objetivo de la práctica es mostrar al alumno las diversas posibilidades que ofrece las técnicas de visión artificial para la detección de defectos en billetes de banco. Los defectos o características que se detectarán son los siguientes:

Excesos de impresión: repintados, manchas, ...
Faltas de impresión

El método de detección se basa en la comparación de las imágenes a analizar con una imagen correcta que se denomina patrón.

IMÁGENES DE PRUEBA

Las imágenes de trabajo son siete imágenes reales, captadas del módulo servidor de imágenes. Las imágenes están ya adquiridas, y se accede a ellas en el menú de "Imágenes/CargarPrácticas/ImagenPráctica16" y son las siguientes:

PATRON

BILLETE1

BILLETE2

BILLETE3

BILLETE4

BILLETE5

BILLETE6

La primera de ellas (PATRON) se corresponde con un billete totalmente correcto, mientras que el resto de las imágenes se corresponden con billetes con diversos defectos. Las imágenes se han adquirido con un registro que impide las rotaciones apreciables del billete, mientras que si permite pequeñas translaciones.

ALGORITMOS UTILIZADOS

Se emplean al menos los siguientes algoritmos básicos:

Leer la imagen de la practica ("Imágenes/CargarPrácticas/ImagenPractica16")
Definir un área de interés en la imagen ("Imágenes/Manipulación/AreaInterés")
Detecta la posicion de una transicion con precision subpixel ("AlgoritmosBN/Features/DetecTransicion")
Detecta la posicion de una esquina con precision subpixel ("AlgoritmosBN/Features/DetecEsquina")
Desplaza una imagen, en filas y columnas ("AlgoritmosBN/UnaImagen/DesplazaImagen")
Segmentación por umbral ("AlgoritmosBN/Segmentación/Umbralización"). Distingue solo los errores que superan un determinado umbral
Suma de dos imágenes ("AlgoritmosBN/DosImagenes/Suma")
Diferencia de dos imágenes ("AlgoritmosBN/DosImagenes/Diferencia")
Erosión de una imagen ("AlgoritmosBN/Morfología/Erosión")
Dilatación de una imagen ("AlgoritmosBN/Morfología/Dilatación")
Overlay de una imagen en falso color para resaltar zonas ("AlgoritmosColor/PseudoColor/Overlay")
Guarda una imagen en un buffer de trabajo ("Imágenes/GuardaEnBuffer")
Leer una imagen en un buffer de trabajo ("Imágenes/LeeDeBuffer")
Grabar una imagen a disco en formato JPEG ("Imágenes/GuardarImagenes/SalvaJPEG")

DESCRIPCIÓN DE LA PRÁCTICA

El alumno debe detectar los defectos existentes en las imágenes de prueba, comparando dichas imágenes con la imagen patrón. Para poder realizar dicha comparación es necesario registrar las imágenes de prueba con la del patrón, detectando el desplazamiento (filas y columnas) existente entre ambas. Se puede determinar dicho desplazamiento o bien analizando visualmente la posición de algún motivo (alguna letra) o minimizando la diferencia entre ambas o mediante la detección numérica de diversos motivos (recomendable).

Los motivos (esquinas y posicion de transiciones) se pueden detectar con precisión subpixel mediante los algoritmos: DetecTransicion y DetecEsquina. Las filas y columnas a desplazar se determinan restando los motivos obtenidos en la imagen patrón y en la imagen a analizar. Es necesario destacar que al realizar la resta de las imágenes, los laterales de la imagen no coincidirán por lo que se recomienda emplear el algoritmo AreaInteres para eliminar dichas zonas.

Debido a los problemas de la discretización y a la imposibilidad de un registro perfecto con precisión menor del pixel, la comparación de las dos imágenes resaltará además de los defectos, un halo alrededor de los detalles de alto contraste. Una opción para evitarlo es erosionar la imagen resultado de la diferencia, aunque con el inconveniente de eliminar la detección de defectos muy pequeños y por tanto con una disminución de la precisión del sistema.

Otra opción es generar dos patrones: Patrón Maximizado obtenido a base de dilatar el patrón inicial, y el Patrón Minimizado obtenido a base de erosionar el patrón incial. A continuación se detallan ambos patrones:

PATRON MAXIMIZADO

PATRON MINIMIZADO

Con estos patrones se puede obtener dos imágenes de errores:

Errores por sobre impresión: Se halla la diferencia entre el Patrón Minimizado y la Imagen a Analizar. Sólo se consideran los valores positivos.
Errores por falta de impresión: Se halla la diferencia entre la Imagen a Analizar y el Patrón Maximizado. Sólo se consideran los valores positivos.

Al considerarse solo los valores positivos, es fundamental respetar el orden al calcular la diferencia entre las imágenes. El empleo de dos patrones (maximizado y minimizado) permite eliminar los haos motivados por la discretización, sin que se dsminuya la precisión en la detección de defectos, salvo en la vecindad de los detalles de alto contraste.

A continuación se detallan los resultados obtenidos con algunas imágenes de prueba, cuando se considera defecto si la diferencia entre las imágenes supera el umbral 40:

DEFECTOS POR DIFERENCIA SIMPLE

BILLETE1

DEFECTOS POR DIFERENCIA PATRONES MAXIMIZADO Y MINIMIZADO

DEFECTOS POR DIFERENCIA SIMPLE

BILLETE5

DEFECTOS POR DIFERENCIA PATRONES MAXIMIZADO Y MINIMIZADO

DEFECTOS POR DIFERENCIA SIMPLE

BILLETE6

DEFECTOS POR DIFERENCIA PATRONES MAXIMIZADO Y MINIMIZADO

MÉTODO DE EVALUACIÓN

El alumno deberá analizar las imágenes de prueba, obteniendo los defectos de impresión, según lo detallado previamente. Para cada imagen se deberá de generar los defectos obtenidos al compararla tanto con el patrón como con los patrones maximizados y minimizados. Deberá entregar las pruebas realizadas y las áreas de trabajo empleadas.

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