proyecto integrador i jami
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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA AMÉRICA
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA COMPUTACIÓN Y
ELECTRÓNICA
ESCUELA DE ELECTRÓNICA Y TELEMÁTICA
TEMA DE PROYECTO INTEGRADOR
Desarrollo de un programa en LabVIEW para realizar el proceso digital de
imágenes para proveer seguridad a empresas públicas y privadas.
AUTORES:
Segundo Jami
Wilson Huera
NIVEL: Sexto
TUTOR: ING. Aníbal Mantilla
D. M. Quito, Diciembre del 2010
1
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN.............................................................................................................................7
CAPÍTULO I.....................................................................................................................................8
1.1 FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA.........................................................................................8
LabVIEW...................................................................................................................................9
1.1.2 PROCESAMIENTO DIGITAL DE SEÑALES.............................................................9
1.1.3. PROCESAMIENTO DIGITAL DE IMÁGENES.......................................................10
1.2 LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN...............................................................................10
1.2.1 LENGUAJE DE BAJO NIVEL....................................................................................11
1.2.2 LENGUAJE DE ALTO NIVEL....................................................................................12
Índice de Figuras
Figura N: 1............................................................................................................................9
Figura N: 2............................................................................................................................10
Figura N: 3..........................................................................................................................14
2
AGRADECIMIENTO
A Dios, a la Universidad Tecnológica América, a sus docentes que a lo largo de
nuestros estudios, son una guía a través de sus enseñanzas y a todas las
personas que de alguna manera aportaron para la culminación de este proyecto
integrador.
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DEDICATORIA
A Dios, quien nos ha dado la oportunidad de superarnos, para con humildad servir
a nuestra sociedad. A mi familia, quienes con sabios consejos me guiaron por el
camino del bien.
Segundo E. Jami A.
4
RESUMEN
Este proyecto, Desarrollo de un programa en LabVIEW para realizar el proceso
digital de imágenes. LabVIEW es usado por miles de ingenieros e investigadores
para desarrollar sistemas sofisticados de medida, pruebas y control de
instrumentos.
Se enfoca al procesamiento digital de imágenes, que a futuro contribuirá a innovar
nuevas alternativas en los sistemas de seguridad, lo cual en la actualidad necesita
ser reforzado. Se realizaron estrategias al diseñar este programa, con técnicas
para acoplamiento del software. Logrando proyectarse a ofrecer como un producto
innovador para cualquier empresa pública o privada.
5
ABSTRACT
This project, Development of a LabVIEW program for digital image processing.
LabVIEW is used by thousands of engineers and researchers to develop
sophisticated systems for measuring, testing and control instruments.
It focuses on digital image processing, which will eventually contribute to innovate
new alternative security systems, which now needs to be strengthened. Strategies
were made in designing this program, techniques for coupling the software.
Achieving projected to offer as an innovative product for any public or private.
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INTRODUCCIÓN
La Universidad Tecnológica América es un centro de educación superior que se encarga de formar lideres profesionales con mística la presente investigación se realizó pensando en mejorar los procesos tecnológicos para así brindar una mejor opción a los clientes que necesiten este producto.
El objetivo de esta investigación es conocer sobre las necesidades de nuevas y mejoradas alternativas de sistemas de seguridad
En la actualidad todos los sistemas de seguridad son insuficientes ante la perspicacia de la delincuencia, los mismos son procesos automatizados son controlados por medio de PC, utilizando programas desarrollados en lenguaje de alto nivel. Estos procesos en alguna parte de su constitución contienen pequeños dispositivos electrónicos que controlan diversas clases de señales electrónicas.
Este trabajo tiene como objetivo diseñar un software de programación en alto nivel que permita comparar desde la PC, el procesamiento digital de imágenes
En el Capitulo I, se aborda el estudio teórico de lenguaje de programación, el procesamiento digital de señales e imágenes, y sistemas de seguridad en la ciudad.
En el Capitulo II, se trata del diseño e implementación del software, y el acoplamiento del software.
En el Capitulo III, se realiza las pruebas experimentales y el análisis de resultados.
En el capitulo IV, se anotan todas las conclusiones posibles a las que se llegaron durante la realización de este trabajo. También se inscriben las recomendaciones que serán tomadas en cuenta para el funcionamiento eficiente de este trabajo.
Finalmente se incluyen anexos, en los cuales se puede obtener información sobre: glosario de términos, Código del programa, especificaciones técnicas y manual de operación y mantenimiento.
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CAPÍTULO I
1.1 FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA
Se aborda el estudio teórico del procesamiento digital de señales e imágenes, lenguaje de programación, y sistemas de seguridad en la ciudad.
1.1.1. LabVIEW
Es una herramienta gráfica para pruebas, control y diseño mediante la
programación. El lenguaje que usa se llama lenguaje G, donde la G simboliza que
es lenguaje Gráfico.
“Este programa fue creado por National Instruments (1982) para funcionar sobre
máquinas MAC, salió al mercado por primera vez en 1986. Ahora está disponible
para las plataformas Windows, UNIX, MAC y GNU/Linux. Los programas
desarrollados con LabVIEW se llaman Instrumentos Virtuales, o VIs, y su origen
provenía del control de instrumentos, aunque hoy en día se ha expandido
ampliamente no sólo al control de todo tipo de electrónica, sino también a su
programación. También consigue combinarse con todo tipo de software y
hardware, tanto del propio fabricante (tarjetas de adquisición de datos, PAC,
Visión, instrumentos y otro Hardware) como de otros fabricantes.”1
1 http://es.wikipedia.org/wiki/LabVIEW
8
Figura N: 1
Fuente: http://www.ni.com/labview/esa/
1.1.2 PROCESAMIENTO DIGITAL DE SEÑALES“El procesamiento digital de señales (en inglés digital signal processing, DSP)
es un área de la ingeniería que se dedica al análisis y procesamiento discreto de
señales (audio, voz, imágenes, video).”2
Aunque comúnmente las señales en la naturaleza nos llegan en forma analógica,
también existen casos en que estas son por su naturaleza discretas, por ejemplo,
las edades de un grupo de personas, el estado de una válvula en el tiempo
(abierta/cerrada), etc.
Figura N: 2
Fuente: http://html.rincondelvago.com/000304521.png
1.1.3. PROCESAMIENTO DIGITAL DE IMÁGENES
“El procesamiento digital de imágenes es el conjunto de técnicas que se aplican
a las imágenes digitales con el objetivo de mejorar la calidad o facilitar la
búsqueda de información.”3
2http://es.wikipedia.org/wiki/Procesamiento_digital_de_se%C3%B1ales 3http://es.wikipedia.org/wiki/Procesamiento_digital_de_im%C3%A1genes
9
Es el conjunto de técnicas englobadas dentro del reprocesamiento de imágenes
cuyo objetivo fundamental es obtener, a partir de una imagen origen, otra final
cuyo resultado sea más adecuado para una aplicación específica mejorando
ciertas características de la misma que posibilite efectuar operaciones del
procesado sobre ella.
1.2 LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN
Los lenguajes son sistemas de comunicación que consiste en todos los símbolos,
caracteres y reglas de uso que permiten a las personas comunicarse con las
computadoras.
Los lenguajes más próximos a la arquitectura hardware se denominan lenguajes
de bajo nivel y los que se encuentran más cercanos a los programadores y
usuarios se denominan lenguajes de alto nivel.
1.2.1 LENGUAJE DE BAJO NIVEL
Son lenguajes totalmente dependientes de la máquina, es decir que el programa
que se realiza con este tipo de lenguajes no se pueden migrar o utilizar en otras
maquinas.
El lenguaje máquina
Es el lenguaje utilizado por el procesador. Se trata de datos tal como llegan al
procesador. Este lenguaje ordena a la máquina las operaciones fundamentales
para su funcionamiento. Consiste en la combinación de ceros y unos para formar
las órdenes entendibles por el hardware de la máquina.
Este lenguaje es mucho más rápido que los lenguajes de alto nivel. La desventaja
es que son bastantes difíciles de manejar y usar, además de tener códigos fuente
enormes donde encontrar un fallo es casi imposible.
El lenguaje ensamblador
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El ensamblador fue el primer lenguaje de programación utilizado. Es muy similar al
lenguaje máquina, pero los desarrolladores pueden comprenderlo. No obstante,
este lenguaje se parece tanto al lenguaje de máquina que depende estrictamente
del tipo de procesador utilizado. º
Esta formado por abreviaturas de letras y números llamadas mnemotécnicos. Con
la aparición de este lenguaje se crearon los programas traductores para poder
pasar los programas escritos en lenguaje ensamblador a lenguaje máquina. Como
ventaja con respecto al código máquina es que los códigos fuentes eran más
cortos y los programas creados ocupaban menos memoria.
1.2.2 LENGUAJE DE ALTO NIVELLos lenguajes de programación de alto nivel se caracterizan por expresar los
algoritmos de una manera adecuada a la capacidad cognitiva humana, en lugar de
a la capacidad ejecutora de las máquinas. Otra limitación de los lenguajes de alto
nivel es que se requiere de ciertos conocimientos de programación para realizar
las secuencias de instrucciones lógicas.
“Los programas en lenguaje de alto nivel se pueden utilizar con diferentes marcas
de computadoras sin tener que hacer modificaciones considerables. Suelen usar
tipos de datos para la programación y hay lenguajes de propósito general
(cualquier tipo de aplicación) y de propósito especifico (como FORTRAN para
trabajos científicos).”4
Otras ventajas de los lenguajes de alto nivel.
Son más fáciles de aprender que los lenguajes ensambladores
Se pueden escribir más rápidamente
Permiten mejor documentación
4 www.wikipedia.org/wiki/Lenguaje
11
Entre los principales lenguajes de alto nivel se tiene: Ada, ALGOL, Basic, C#,
Clipper, COBOL, Fortran, FoxPro o Visual Foxpro, Java, Léxico, Logo, MATLAB,
etc.
Dentro del leguaje de programación de alto nivel, se tiene al de tipo grafico,
aunque a diferencia de la gran mayoría no es basado en texto, la lógica del
programa se representa a través de diagramas.
LabView 8.5
Es un lenguaje de programación gráfico para el diseño de sistemas de adquisición
de datos, instrumentación y control. Labview permite diseñar interfaces de usuario
y es a la vez compatible con herramientas de desarrollo similares y puede trabajar
con programas de otra área de aplicación, como por ejemplo Matlab. Tiene la
ventaja de que permite una fácil integración con hardware, específicamente con
tarjetas de medición, adquisición y procesamiento de datos (incluyendo
adquisición de imágenes).
Ventajas de usar Labview
Es muy simple de manejar, debido a que está basado en un nuevo sistema de
programación gráfica, llamado lenguaje G.
Labview esta enfocado hacia la instrumentación virtual, por lo que cuenta con
numerosas herramientas de presentación, en gráficas, botones, indicadores y
controles, los cuales son muy esquemáticos y versátiles. Estos serían complicados
de realizar en bases como C++ donde el tiempo para lograr el mismo efecto sería
muchas veces mayor.
Aplicaciones de LabVIEW
Labview tiene su mayor aplicación en sistemas de medición, como monitoreo de
procesos. Además, LabVIEW se utiliza bastante en el procesamiento digital de
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señales, en el procesamiento en tiempo real de aplicaciones biomédicas,
manipulación de imágenes y audio, automatización, diseño de filtros digitales,
generación de señales, entre otras, etc.
Instrumento Virtual (VI)
Es un módulo de software que simula el panel frontal del instrumento común y,
apoyándose en elementos de hardware accesibles por el PC, realiza una serie de
medidas como si se tratase de un instrumento real. A cada uno de los programas
editados con LabVIEW se los denomina Instrumentos Virtuales.
“Los VI's son jerárquicos y modulares; dando pié a la creación de los subVI, cuya
funcionalidad es la misma que la de los subprogramas en los lenguajes de
programación textuales conocidos.”5
Elementos de un VI
- Panel frontal
- Diagrama de bloques
- Icono y conectores
Panel frontal: interfaz de usuario.
5 Lajara/Sebastiá, LabVIEW 8.5,pag 4
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Figura N: 3.- Panel de Control
Fuente: LabVIEW 8.5
Se compone de:
• Controles: Dispositivos virtuales de entrada.
Figura N: 4
Fuente: LabVIEW 8.5
• Indicadores: Dispositivos virtuales de salida.
Figura N: 5
Fuente: LabVIEW 8.5
Paleta de controles: Un panel frontal puede contener botones, gráficos, y otros
controles e indicadores, seleccionables de la paleta flotante de controles.
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Figura N: 6.- Paleta de controles
Fuente: LabVIEW 8.5
o Diagrama de bloques: Ventana de edición gráfica del programa.
Figura N: 7.- Diagrama de bloques
Fuente: LabVIEW 8.5
Por cada control o indicador que se inserta en el panel frontal aparece un terminal
en el diagrama de bloques.
Además de los terminales asociados a los controles e indicadores del panel frontal
se pueden insertar también constantes, funciones, estructuras, etc.
Paleta de funciones: Equivalente a la paleta de controles para el panel frontal
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Figura N: 8.- Paleta de funciones
Fuente: LabVIEW 8.5
o Icono y conectores: Permiten definir los VI como subVI.
Tipos de datos
Al igual que en otros lenguajes de programación, son muchos los tipos de datos
que se pueden gestionar (escalares o arrays):
• Numérico (Enteros, doble precisión,…)
• Booleano
• Cadena de caracteres (Texto)
• Estructuras (Clusters)
Comandos de ejecución y depuración de VI’s
Se puede realizar de forma sencilla a través de una barra de herramientas.
• Panel frontal:
Figura N: 9.- Barra de herramientas del panel frontal
Fuente: LabVIEW 8.5
• Diagrama de bloques:
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Figura N: 9.- Barra de herramientas del diagrama de bloques
Fuente: LabVIEW 8.5
1.3 SISTEMAS DE SEGURIDAD
En la actualidad los sistemas de seguridad en la ciudad de Quito cada vez se
encuentran más sofisticados, pero de igual manera la delincuencia evade estas
seguridades, por tal motivo, se necesita nuevas alternativas para mejorar los
sistemas de seguridad.
1.3.1 SEGURIDAD EN LAS EMPRESAS
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CAPÍTULO II
2. DIAGNÓSTICO DEL PROBLEMA Y ANÁLISIS SITUACIONAL
2.1 Introducción del Capítulo:
Uno de los problemas actuales en el mundo es la falta de seguridad, para esto
existen diferentes tipos de sistemas de seguridad los cuales enfocan a un tema
específico requerido.
La seguridad mediante la digitalización de imágenes tiene como base
fundamental la adquisición de imágenes y procesarlas mediante comparación
de estas con otra que antes ya la tenemos en un archivo.
Para el proceso de digitalización de imágenes mediante el programa labview se
tomo varios parámetros uno de estos es la aplicación en la seguridad, ya que el
presente proyecto está enfocado a la seguridad externa de bodegas en el
COMANDO DE APOYO LOGISTICO ELECTRÓNICO, la necesidad de este
tipo de aplicación se lo avisto conveniente puesto que no se tienen ningún tipo
de seguridad actual.
Para el diseño del procesamiento de digitalización de imágenes se tomo como
referencia el criterio de expertos que tienen conocimiento en el campo, se
realizo un cuestionario con diferentes tipos de preguntas las cuales están
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orientadas al proceso de digitalización de imágenes y la aplicación a la
seguridad en forma comparativa de las imágenes con otros archivos existentes.
2.2 Población y muestra
¿Qué es población?
Una población es el conjunto de mediciones alcanzadas para el interés del
investigador, las cuales se efectúan sobre una característica común de un grupo
de seres o conjunto de objetos.
¿Qué es muestra?
Es una colección de mediciones tomada de una cierta cantidad de población de
interés para el investigador.
¿Qué es criterios de expertos?
Tomar referencia de un profesional en el área de aplicación del problema y
realizarle preguntas que estén acorde con el tema a discusión.
Para nuestro proyecto aplicamos el criterios de expertos utilizamos este método ya
que la mayor parte de las personas no tienen conocimiento basto y otras
personas desconocen sobre el tema.
La selección de los expertos la tomamos en base a los conocimientos que ellos
poseen sobre el diseño de sistemas con labview para esto tomamos el nombre del
Ing. Fabián Romo de la empresa highlights de cuenca profesional y experto en
el diseño de sistemas de control mediante labView.
2.3 Formato de instrumentos aplicados
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El instrumento usado para la recopilación de información más adecuado para el
proyecto en el cuestionario de preguntas el cual está basado en los parámetro que
se encuentran a continuación:
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA AMÉRICA
CUESTIONARIO
1.- ¿Qué procesos de digitalización de imágenes sería el más adecuado se
tomaría en cuenta para la digitalización de imágenes?
¿Por
qué?-------------------------------------------------------------------------------------------------------
----------------------------------------------------------------------------------------------------
2.- ¿Cuál sería su recomendación acerca de la aplicación del sistema en la
seguridad?
¿Por
qué?-------------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------
3.- ¿
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4.- ¿Cuál sería la herramienta más factible para adquisición de imágenes
externas para realizar la comparación con otra imagen que se tienen en un
archivo anterior?
¿Por
qué?-------------------------------------------------------------------------------------------------------
----------------------------------------------------------------------------------------------------
2.4 Tabulación y análisis de resultados cuANTIFICACION
Se describen de manera analítica los resultados obtenidos de la aplicación de
instrumentos, evidenciando las particularidades de estos de manera
descriptiva. Se recomienda incluir tablas, matrices, gráficos, diagramas,
modelos o cualquier otra forma de explicitar los valores de los indicadores de
las variables
2.5 Análisis Integral
Interpretación de los datos y resultados, teniendo en cuenta la triangulación de
los resultados (cruce de la información entre los resultados de los diferentes
instrumentos aplicados). Debe verificarse el problema y sus posibles causas.
Se debe incluir un análisis integrado de los instrumentos aplicados, los
mismos que se evidenciaran en las conclusiones finales del capítulo
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