PDF de programación - Desarrollo de un sistema embebido para ayuda a la natación de personas no videntes mediante el reconocimiento de imágenes

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO



FACULTAD DE INGENIERÍA



CARRERA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES

“Trabajo de grado previo a la obtención del Título de Ingeniero en



Electrónica y Telecomunicaciones”



TRABAJO DE GRADUACIÓN



Título del proyecto



DESARROLLO DE UN SISTEMA EMBEBIDO PARA AYUDA A LA

NATACIÓN DE PERSONAS NO VIDENTES MEDIANTE EL

RECONOCIMIENTO DE IMÁGENES



Autor:

Jaime Alejandro Medina Sánchez



Director:

Ing. Giovanny Cuzco



Riobamba – Ecuador



AÑO 2016





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AGRADECIMIENTO



A mi familia quienes a lo largo de toda mi

vida me han apoyado mi

formación

académica, creyeron en mí en todo momento

y no dudaron de mis habilidades. A mis

profesores a quienes les debo gran parte de

mis conocimientos, gracias a su paciencia y

enseñanza. A mis amigos con quienes he

compartido buenos y malos momentos



Jaime Medina



v





DEDICATORIA

Dedico este proyecto de tesis a mi familia,

quienes a lo largo de mi vida han velado por

mi bienestar y educación siendo mi apoyo en

todo momento. Depositando su entera

confianza en cada reto que se me presentaba

sin dudar ni un solo momento en mi

inteligencia y capacidad. Es por ellos que soy

lo que soy ahora.



Jaime Medina



vi



ÍNDICE GENERAL

ÍNDICE DE FIGURAS ...................................................................... xi

ÍNDICE DE TABLAS ...................................................................... xiii

RESUMEN ........................................................................................ xiv

ABSTRACT ........................................... ¡Error! Marcador no definido.

INTRODUCCIÓN .............................................................................. 1

CAPÍTULO I ....................................................................................... 3

1. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA ............................................................. 3

1.1. Antecedentes ......................................................................................... 3

1.2. Sistemas embebidos .............................................................................. 5

1.2.1. Componentes de un sistema embebido ......................................... 5

1.3. Sistemas operativos embebidos ............................................................ 8

1.4. Algunos miniordenadores ................................................................... 10

1.5. Comparación entre Arduino, Raspberry Pi y Beaglebone Black........ 15

1.5.1. Arduino, ventajas y desventajas .................................................. 15

1.5.2. Raspberry Pi, ventajas y desventajas ........................................... 16

1.5.3. Beaglebone Black, ventajas y desventajas .................................. 16

1.5.4. Tabla resumen de las principales características de las tarjetas .. 17

1.6. Procesamiento de imágenes ................................................................ 17

1.6.1.

Imagen digital .............................................................................. 18

1.6.2. Aplicación de la Transformada de Fourier al procesamiento de

imágenes .................................................................................................... 18

1.6.2.1. Transformada de Fourier continúa ........................................ 18

1.6.2.2. Transformada de Fourier Discreta ......................................... 19

1.6.2.3. Filtros empleando Fourier ..................................................... 21



vii

1.6.3. Procesamiento de imágenes con OpenCV ................................... 23

1.6.3.1. Filtrado de una imagen en OpenCV ...................................... 23

1.7. Comunicación inalámbrica ................................................................. 26

1.8. Entorno de programación en Beaglebone Black................................. 26

1.8.1.

Introducción a la beaglebone ....................................................... 26

1.8.2. Actualización e instalación de librerías ....................................... 30

1.9. Creación de un proyecto en Python en la tarjeta Beaglebone Black .. 31

CAPÍTULO II ................................................................................... 33

2. METODOLOGÍA ..................................................................................... 33

2.1. Tipo de estudio.................................................................................... 33

2.1.1. Descriptivo-Correlacional ........................................................... 33

2.2. Métodos, Técnicas e Instrumentos...................................................... 33

2.2.1. Métodos ....................................................................................... 33

2.2.1.1. Analítico ................................................................................ 33

2.2.2. Técnicas ....................................................................................... 33

2.2.2.1. Observación ........................................................................... 33

2.2.3.

Instrumentos ................................................................................ 33

2.3. Población y muestra ............................................................................ 34

2.3.1. Población ..................................................................................... 34

2.3.2. Muestra ........................................................................................ 34

2.4. Hipótesis ............................................................................................. 34

2.5. Operacionalización de variables ......................................................... 34

2.6. Procedimientos.................................................................................... 34

2.7. Procedimiento y análisis ..................................................................... 35

2.7.1.

Inconvenientes que presenta un nadador no vidente ................... 35



viii

2.7.1.1. Diseño y selección de los componentes para el desarrollo del

sistema de apoyo ................................................................................... 35

2.7.2.

Implementación del sistema embebido para ayuda a la natación 36

2.7.3. Desarrollo del software embebido para el reconocimiento de

imágenes .................................................................................................... 37

CAPÍTULO III .................................................................................. 45

3. RESULTADOS ......................................................................................... 45

3.1. Resultados de la prueba de los filtros a emplear para procesar las

imágenes ........................................................................................................ 45

3.2. Resultados de la prueba del sistema embebido para la ayuda a la

natación ......................................................................................................... 46

CAPÍTULO IV .................................................................................. 49

4. DISCUSIÓN ............................................................................................. 49

CAPÍTULO V .................................................................................... 50

5. Conclusiones y Recomendaciones ............................................................ 50

5.1. Conclusiones ....................................................................................... 50

5.2. Recomendaciones ............................................................................... 51

CAPÍTULO VI .................................................................................. 52

6. PROPUESTA ............................................................................................ 52

6.1. Título de la propuesta ......................................................................... 52

6.2.

Introducción ........................................................................................ 52

6.3. Objetivos ............................................................................................. 53

6.3.1. Objetivo general .......................................................................... 53

6.3.2. Objetivos Específicos .................................................................. 53

6.4. Fundamentación Científico – Técnico ................................................ 53

6.5. Descripción de la propuesta ................................................................ 53



ix

6.6. Diseño organizacional......................................................................... 54

6.7. Monitoreo y Evaluación de la Propuesta ............................................ 54

BIBLIOGRAFÍA .................................................................... 55

ANEXOS Y APÉNDICES ...................................................... 57

7.

8.



x

ÍNDICE DE FIGURAS



Figura 1.- Sistema Embebido Fuente.- J. Echavarría – Designing Eletronics __ 5

Figura 2.-Procesador Intel Core i7 Fuente.- Mishell Yagual – Conociendo tu Pc 6

Figura 3.- Memoria ROM ___________________________________________ 6

Figura 4.- Periféricos de entrada y salida de un pc. ______________________ 7

Figura 5.- Sistemas operativos _______________________________________ 8

Figura 6.- Diferentes modelos de arduino _____________________________ 11

Figura 7.- Placa de Raspberry PI ___________________________________