La información de la cámara

Las cámara son sensores especializados, ya que cuentan con millones de elementos sensibles a la luz y los colores. En visión artificial normalmente se reduce la resolución de la cámara para poder procesar más imágenes por segundo.

• Un stream o transmisión de video en $1080$ tiene más de dos millones de pixeles.

$$1\, 920 \times 1\,080 = 2\,073\, 600$$

• El visión artificial se reduce a $480$ o incluso hasta los $240$:

$$\begin{array}{rcr} 640 \times 480 &=& 307\,200\\ 320 \times 240 &=& 76\,800 \end{array}$$

Teniendo en cuenta que son $3$ canales de color, las cámaras ofrecen mucha información del entorno y son excelentes sensores exteroceptivos.

Ejemplo

A modo de ejemplo vamos a tomar solo la información de una fila de la matrix de la imagen, colapsando los $3$ canales de color a una escala de grises y la vamos a graficar para ver la curva que genera:

• Linea de intensidad

Preguntas

• ¿ Cuál es la escala de la gráfica en $x$ y $y$ ?
• ¿ Cuál es el rango ?
• ¿ Porqué vibra ?
• ¿ Qué significa el punto negro ?

Paso a Paso

Paso 1 — Preparar el entorno

1. Instale las librerías que faltan:

   pip install matplotlib scipy

2. Pegue una tira de cinta aislante negra, de unos 2 cm de ancho, sobre una superficie clara (una hoja blanca o el piso del laboratorio).

3. Ubique el robot con el celular de la práctica 1 de manera que la cinta cruce la imagen de arriba abajo.

Paso 2 — Ejecutar C03

1. Descargue C03-plot-grayscale-horizontal-center-line.py, llene IP, PUERTO e IPHONE al inicio, igual que en C01 y, si en la práctica 1 tuvo que cambiar la rotación, cámbiela también aquí.
2. Ejecútelo. Se abren dos ventanas:
   • Camara: el video con una línea roja horizontal en la fila central y un punto sobre ella.
   • Intensidad de la línea horizontal central: la gráfica de esa fila, píxel por píxel, en escala de grises.
3. Presione q en la ventana de video para salir.

Paso 3 — Observar la curva

1. Con el robot quieto, observe la gráfica unos segundos sin tocar nada.
2. Ubique en la gráfica el valle que produce la cinta y compárelo con el resto de la fila.
3. Anote los valores mínimo y máximo aproximados de la curva y en qué columna está el valle.

Paso 4 — Hacer experimentos

Cambie una cosa a la vez y anote qué le pasa a la curva y al punto:

1. Mueva la cinta (o el robot) hacia la izquierda y hacia la derecha.
2. Tape parcialmente la luz del techo con la mano o una hoja, o encienda la linterna de otro celular cerca.
3. Quite la cinta de la imagen.
4. Ponga dos tiras de cinta separadas en la imagen.

Paso 5 — Leer el código que encuentra la línea

Ubique en C03 estas líneas y explique con sus palabras qué hace cada una:

horizontal_line = gray[height // 2, :]
umbral = horizontal_line.mean() * 0.7
pesos = np.maximum(0, umbral - horizontal_line)
centro_x = center_of_mass(pesos)[0]
centro_x = centro_x if not np.isnan(centro_x) else width // 2

Use lo que observó en el paso 4 para relacionar cada experimento con estas líneas: ¿por qué el umbral se calcula con el promedio de la fila y no es un número fijo? ¿Qué pasa cuando no hay ningún píxel por debajo del umbral?

Paso 6 — Responder las preguntas

Con sus anotaciones de los pasos 3 a 5, responda las preguntas de esta práctica. Para la de la vibración, recuerde que el robot y la cinta estaban quietos.