Facultad de Ciencias e Ingeniería
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Ítem Texto completo enlazado Diseño de un sistema automático para el cultivo vertical de hortalizas e inspección por visión artificial(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-10-16) Aguilar Paredes, David Moisés; Crisóstomo Romero, Pedro MoisésLa incertidumbre en la producción de alimentos se intensifica debido a la contaminación del suelo, el cambio climático y el inminente aumento de la población a 9.8 mil millones de personas. La agricultura convencional, con su uso intensivo de químicos, ha contribuido a perder el 30% de las tierras arables a nivel mundial en las últimas cuatro décadas. Esta situación destaca la urgencia de replantear los métodos de producción para abordar la creciente demanda, preservar los recursos y garantizar la sostenibilidad a largo plazo. En respuesta a este desafío, la agricultura vertical ha surgido como una solución tecnológica que ofrece protección contra insectos y enfermedades, además de posibilitar la producción independientemente de los factores climáticos. Este estudio de investigación se propone analizar el estado actual de la agricultura vertical, diseñar un sistema que permita el cultivo e inspección a través de visión artificial, y seleccionar dicho sistema mediante criterios técnicoseconómicos y un análisis de costos. En el primer capítulo, se presenta la problemática abordada, los objetivos, la metodología, y el alcance del trabajo. Se realiza un análisis exhaustivo del estado del arte sobre las tecnologías en cultivos verticales y proyectos anteriores. En el segundo capítulo, se aborda el proyecto conceptual, destacando la elección de una solución basada en un análisis técnico-económico. Esta solución implica la propuesta de una estructura metálica para alojar niveles de cultivos, integrando sensores para monitorear los parámetros de las plantas y actuadores para la distribución de la solución nutritiva. En el tercer capítulo, se diseña y simula la estructura metálica para garantizar el cumplimiento de los requerimientos establecidos. Además, se eligen los sensores, actuadores, fuentes de energía y una cámara para el subsistema propuesto. Finalmente, se simula el algoritmo de procesamiento de imágenes, se realizan pruebas del subsistema de transporte de la cámara, se estima el costo y se presentan las conclusiones del proyecto. En resumen, esta investigación propone una solución innovadora que integra la agricultura vertical y visión artificial para abordar los desafíos de la agricultura tradicional, siendo clave para asegurar la futura seguridad alimentaria.Ítem Texto completo enlazado Khallwa: robot aéreo para la identificación del estado de madurez de arándanos en los arbustos utilizando aprendizaje profundo(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-08-16) Valera Espinoza, Jason Luis; Crisóstomo Romero, Pedro MoisésLa industria de arándano en nuestro país ha alcanzado un incremento en los últimos años. Por lo cual, el uso de nuevas tecnologías para el sector agroindustrial se convierte en un complemento para el desarrollo de una producción adecuada. El presente documento propone el diseño de un sistema que indique el estado de madurez del arándano en los arbustos utilizando aprendizaje profundo. El sistema se diseña para ser utilizado en campos de cultivo de arándanos de las localidades costeras del territorio peruano y abarca la concepción de un robot aéreo que podrá navegar dentro del campo de cultivo y registrar los arándanos en los arbustos mediante captura de imágenes, las cuales posteriormente serán analizadas por un algoritmo de identificación para clasificarlas por su estado de madurez. Para cumplir el objetivo, inicialmente se identificaron los requerimientos del sistema y posteriormente se proponen tres conceptos de solución por medio de la identificación de funciones. Luego de ponderar los tres conceptos de solución y realizar un análisis técnicoeconómico se selecciona un robot aéreo (“Khallwa”) de material de fibra de carbono y polipropileno expandido que posee una envergadura de 0.8 metros, un largo de 0.53 metros y una masa de 0.55 kilogramos. Una autonomía de vuelo de 10 minutos a una velocidad máxima de 6.2 m/s. Finalmente, con el objetivo de la identificación del arándano por su estado de madurez realizado se utilizó un modelo de aprendizaje profundo basado en aprendizaje por transferencia, el cual obtuvo una precisión media (mAP) del 92%, lo que conlleva a agilizar el proceso de inspección y evitar errores producidos en el proceso manual.Ítem Texto completo enlazado Sistema mecatrónico para determinar automáticamente las dimensiones de anchovetas usando visión artificial(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-08-02) Murrugarra Ortiz, Lhester; Crisóstomo Romero, Pedro MoisésEn el presente trabajo se diseña un sistema mecatrónico para la prevención de la excesiva pesca de anchovetas jóvenes; es decir, especies que aún no se han reproducido, con el fin de evitar el uso indiscriminado del recurso y ayudar al cumplimento de las reglas impuestas por el Instituto del Mar Peruano (IMARPE) y por el Ministerio de Producción (PRODUCE) con respecto a la pesca de anchovetas. Estas normas expresan que solo se puede pescar un cardumen donde la cantidad de juveniles, especies con menos de 12cm, sea menor al 10% del cardumen (Ministerio de Producción, 2015). Por ello, el sistema tiene como función principal informarle al usuario el porcentaje de especies jóvenes y adultas encontradas en el cardumen respecto al total. Con dicho fin, el sistema de visión del vehículo sumergible grabará un video usando cámaras estereoscópicas y posteriormente enviará dicho video al computador ubicado en la embarcación. Este computador es el encargado de procesar el video e indicarle al usuario los porcentajes de juveniles y adultos. El trabajo comienza con la investigación de la problemática y tomando como referencia un diseño conceptual desarrollado previamente. Posteriormente, se enuncian los objetivos y el alcance del proyecto. Con dicha información se inicia el diseño por subsistemas, en el cual se realizan los cálculos y selecciones necesarias para los componentes del sistema mecatrónico. Además, se comprueba el funcionamiento de la propuesta mediante un análisis a la estructura del vehículo y una simulación con el algoritmo de visión desarrollado. Finalmente, se obtienen los costos del proyecto, los cuales han sido divididos en costos de componentes y de fabricación.Ítem Texto completo enlazado Análisis de flujo peatonal en una intersección de avenidas utilizando procesamiento de imágenes(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-12-15) Reátegui Arones, Rolando Jesús; Crisóstomo Romero, Pedro MoisésEn diversos cruces de avenidas de la ciudad de Lima, se observan patrones anormales de comportamiento peatonal, inadecuada semaforización y diseño vial no ideal para los peatones. Estos últimos son los más vulnerables en los accidentes de tránsito y son quienes deberían requerir mayor prioridad en el diseño de intersecciones. Para mejorar los diseños de las intersecciones se requiere datos de flujo peatonal, que se pueden medir de diversas maneras. Actualmente, el método de conteo de peatones utilizado es manual, el cual es realizado por equipos de personas desde una esquina o mediante una grabación y que tiene una baja eficiencia por error humano, además del costo por hora que ello implica. Por esta razón, la presente tesis expone nuevos métodos de conteo más eficaces ejecutados en una intersección conocida y sus resultados comparados con cifras esperadas. El primer capítulo de la tesis presenta el marco problemático que justifica la importancia de la presente tesis, los métodos generales usuales para detección de peatones y expone los objetivos de la tesis. El segundo capítulo describe los fundamentos teóricos sobre procesamiento de imágenes utilizados para el desarrollo de los posteriores capítulos y los métodos específicos para cada etapa del algoritmo. El tercer capítulo enumera los pasos de la propuesta para el conteo de peatones, las funciones implementadas y librerías utilizadas para cada una de las etapas de esta aplicación. Por último, el cuarto capítulo revisa los resultados de la propuesta por cada etapa para diferentes videos y hace un análisis de estos para su recomendación de uso en futuras aplicaciones.Ítem Texto completo enlazado Diseño de sistema de grabación automático para la detección, seguimiento y conteo de peatones en intersecciones semaforizadas(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-11-07) Leiva Ottone, Martín Giancarlo; Crisóstomo Romero, Pedro MoisésLa falta de información del flujo peatonal es una barrera para agencias de transporte, ya que hace más difícil el planeamiento de infraestructura y mejora de seguridad para peatones. Los métodos de visión por computadora han estado evolucionando rápidamente y se plantean como solución a la falta de información del flujo peatonal, ofreciendo un conteo automatizado de peatones. En este documento académico se propone el diseño de un sistema automático de grabación y conteo de peatones, el cual tendrá como función grabar el flujo peatonal en dos intersecciones semaforizadas perpendiculares entre sí. La cámara utilizada se encontrará montada en una plataforma móvil la cual apuntará automáticamente a un crucero peatonal, dependiendo de la luz del semáforo. Las grabaciones de ambas intersecciones serán enviadas al operario para su procesamiento en un entorno externo. Esta tesis abarca el diseño de la estructura necesaria para una grabación automatizada, así como para la protección y alimentación de los componentes internos. También incluye el desarrollo los algoritmos de control del sistema y la implementación los programas necesarios para el conteo de peatones utilizando visión por computadora. Los algoritmos utilizados comprenden: YOLO v3 para la detección de los peatones, filtro de Kalman para el seguimiento y conteo; entre otros. Luego, se muestran los resultados de los algoritmos implementados y las simulaciones estáticas y dinámicas del sistema, a manera de validación. Finalmente, se concluye que se pudo desarrollar el diseño planteado y se dan recomendaciones para futuros trabajos.Ítem Texto completo enlazado Formación de imagen completa de una página con texto impreso mediante procesamiento de imágenes obtenidas de un video(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-12-07) Ramírez Díaz, José Fernando; Crisóstomo Romero, Pedro MoisésEn la presente tesis se aborda el diseño e implementación de un algoritmo que permite formar la imagen completa de un documento con texto impreso partiendo de un video que contiene fragmentos de la página en cuestión. Dicho algoritmo recibe como entrada un video registrado empleando la cámara de un teléfono móvil y como resultado retornará la imagen del documento con texto completo; esta imagen puede ser empleada posteriormente en un algoritmo de reconocimiento óptico de caracteres (u OCR por sus siglas en inglés) para recuperar el texto en forma digital. El enfoque del desarrollo de esta propuesta es el de brindar una solución alternativa, en cuanto a adquisición de imágenes, para las existentes aplicaciones móviles de OCR enfocadas en apoyar a personas con ceguera parcial o total. Para abarcar el planteamiento y cumplimiento de los objetivos de este proyecto, se ha estructurado el mismo en 4 capítulos. En el capítulo 1 se aborda la actual situación de personas con distintos grados de discapacidad visual en nuestro país y diversos sistemas que buscan apoyarlos en recuperar su autonomía informativa y educativa. Además, se trata detalles sobre el estado del arte en adquisición de imágenes para las aplicaciones OCR existentes en la actualidad y sus falencias. En el capítulo 2 se presenta el marco teórico que avala el desarrollo del algoritmo propuesto, desde la teoría necesaria en procesamiento de imágenes y, también, sobre el registro de vídeos. En el capítulo 3 se trata el diseño e implementación del algoritmo en dos plataformas: inicialmente en Python 3.6 para la etapa de calibración de parámetros en una computadora de escritorio, y en C++ para las pruebas finales en un teléfono con SO Android. En dicho capítulo también se hace presente consideraciones planteadas para la creación del conjunto de videos de pruebas en Python. Finalmente, en el capítulo 4 se exponen las pruebas y resultados obtenidos de la aplicación del algoritmo, en Python, sobre la base de muestras creadas, y los resultados finales del uso de la aplicación en Android. Para estimar el grado de conformidad de la imagen resultante se hará uso de la métrica de Levenshtein o distancia de edición, la cual señala cuántos caracteres detectados en la imagen compuesta son diferentes a los caracteres del texto original.