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Edge AI cámaras, el futuro de la visión artificial

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La evolución de las cámaras digitales ha sido sorprendente y tu lo puedes comprobar, es solo mirar una foto de hace 10 años y compararla con una tomada hoy, quizá encuentres que la mayor diferencia es la resolución, en pocos años pasamos de tener una fotos de 1Mbytes a tener fotos con 10 veces más resolución,  pero si te preguntas ¿Qué sigue? ¿fotos de 100Mbytes? hoy la respuesta es no, la resolución no es tan importante como antes, debido a que una foto como 10Mbytes de resolución te da ya una gran cantidad de información, pero te habrás podido dar cuenta que ahora lo importante en las fotos que encuentras en Instagram, Facebook, o cualquier red social son los “filtros” o las funciones que hagan que la foto te quede “bonita”, y aquí es donde entran las cámaras Edge AI

Edge AI cámaras ¿Qué son?

Te podrías sorprender saber que cuando hablamos de cámaras Edge AI en realidad no estamos hablando tanto de la “cámara” sino del “procesamiento” que se le hace a la imagen o al vídeo, así por ejemplo tu smarthphone antes de tomar una foto identifica por ejemplo un rostro y usa unas funciones que permiten hacer una foto más “bonita”, pero para poder hacer esto se tiene que hacer procesamiento de imágenes en tiempo real, ese procesamiento se hace en tu celular con inteligencia artificial, a eso se le llama Edge IA, si tratamos de traducirlo seria algo así como “inteligencia artificial en el extremo” y te podrás estar preguntado, ¿en el extremo de que? la respuesta es sencilla en el extremo de la nube o de internet, es decir el “Edge” o extremo en industria 4.0 se  considera como el punto de entrada o salida de información digital.

Ahora si eres estudiante de ingeniería, ingeniero o desarrollador, debes saber que las Edge IA cámaras, integran en un solo dispositivo el hardware para visión, es decir la o las cámaras, los sistemas de acondicionamiento electrónico  y el procesador, y de acuerdo a tu aplicación quizá requieras una cámara con poca capacidad de procesamiento, o requieras un sistema multi cámara para visión estereoscopica que te permita detectar profundidad o para sistemas de navegación, por supuesto para que sea considerada un cámara con inteligencia artificial no solo, debe tener un procesador, sino que este debe ser capaz de ejecutar algoritmos de redes neuronales, por esta razón es habitual ver que estas cámaras tengan procesadores especializados incluso algunos ya con una parte de hardaware llamada motores neuronales o NPUs unidades de procesamiento neuronal (neural processing units), donde se procesan operaciones como estas

  • Red neuronal convolucional (CNNs): Este es uno de los algoritmos de procesamiento más usados (recordaras las convoluciones de algún curso de señales ), para procesamiento de imagenes se usa para clasificación de objetos, con un dataset (conjunto de datos) relativamente pequeño del cual puede aprender
  • Redes neuronales recurrentes (RNNs): Este tipo de redes tienen la habilidad de aprender relaciones complejas con secuencias de datos, también se usa en clasificación de datos
  • Transformadores: Estos iniciaron para hacer tratamiento de voces, conocidos como natural language processing, pero en la actualidad algunos de estos algoritmos han dado muy buenos resultados para tratamiento de imágenes

y para usar este tipo de redes puedes usar algunas de las librerías mas conocidas entre las que encuentras

Aplicaciones de las cámaras edge IA

Las aplicaciones son muy diversas y cada día más sistemas están integrando este tipo de dispositivos sobre todo por que tienen un tiempo de respuesta menor al hacer el procesamiento en sitio entre las aplicaciones mas comunes están

  • Navegación de robots autónomos
  • Navegación de drones
  • Sistemas de clasificación roboticos
  • Sistemas de calidad automáticos
  • Sistemas de seguridad
  • Sistemas de identificación de personal
  • Sistemas de identificación  uso de tapabocas

Y entre las cámaras que te podrían interesar y se utilizan en las aplicaciones que nombramos anteriormente estan:

1. Cámara visión artificial UNITV2 M5stack:

Esta cámara trae funciones pre programadas, apenas la conectas crea un red Wifi a la cual te puedes conectar y acceder por medio de un navegador a las funciones que trae

  • Audio FFT Code
  • Detector Face
  • Detector Lane Line
  • Tracker Motion
  • Tracker Shape Matching
  • Camera Stream
  • Online Classifier
  • Color Tracker
  • Face Recognition
  • Target Tracker
  • Shape Detector
  • Object Recognition

El uso de esta cámara esta orientado a aplicaciones que no requieran procesamiento a alta velocidad, y puede usarse en lineas de producción lentas, para aprendizaje, para maquinas, etc

Camara visión artificial UNITV2 M5stack (Edge Computing)

$675.000,00

Cámara de visión artificial de alta eficiencia, con funciones pre-programadas reconocimiento de objetos, reconocimiento facial

2. Luxonis OAK-D cámara estero visión artificial:

Esta cámara integra un procesador Movidius™ Myriad™ X, el cual esta diseñado hacer procesamiento de visión artificial, ademas cuenta con motor neuronal, un acelerador de hardware especializado para hacer inferencia de red neuronal profunda. Así con 16 potentes núcleos SHAVE y tejido de memoria inteligente de alto desempeño, este procesador es ideal para aplicaciones de redes neuronales profundas y visión artificial.

Ademas esta cámara cuenta con dos cámaras para visión estereoscopica, y una cámara para detección de color, entre las características mas importantes

3. OpenCV AI Kit: OAK-D-IoT (cámara de profundidad )

Esta cámara también integra un procesador Movidius™ Myriad™ X diseñado hacer procesamiento de visión artificial, y al igual que la OAK-D permite hacer procesamiento de imágenes, pero la diferencia entre estas cámaras esta en que esta integra un procesador ESP32 para manejo de WiFi, la camara a color no esta centrada sino que esta hacia uno de los lados y no tiene carcasa, esta pensada mas para ser integrada dentro de diseños   

Las aplicaciones mas comunes para las cámaras OAK-D son

  • Robótica Móvil: para robots que necesitan moverse en entornos como oficinas o bodegas
  • Robots manipuladores: robots que requieran tomar objetos en bandas transportadoras o empaque
  • Seguridad: para vigilancia de perímetros con detección de movimiento.

4. Intel® RealSense™ Depth Camera D435i

Esta camara es genial para aplicaciones de robotica o de sistemas que integran movimiento, y esto es por que ademas de tener un intel real sense  D4 como procesador integra un IMU para poder detectar movimiento

  • Rango máximo: Aproximadamente 10m dependiendo de calibración, luz y condiciones ambientales
  • Tecnología de profundidad: Active IR Stereo
  • Campo de visión (FOV): 86° × 57° (±3°)
  • Resolución de profundidad: Up to 1280 × 720
  • Frame Rate de profundidad: hasta 90 fps
  • Resolución sensor RGB: 1920 × 1080
  • Visión Processor Board: Processor D4
  • Conector: USB‑C* 3.1

Las aplicaciones mas comunes para esta cámara son

  • Drones para vuelos autonomos
  • Robots móviles para navegación en entornos no controlados
  • Brazos roboticos para pick and place entre otros
  • Modelado en 3D como scanner de formas y colores

Cámaras sin procesamiento integrado

Muchas veces nos preguntan ¿Que cámara sirve para procesar vídeo con arduino UNO?, la respuesta es ninguna, Arduino UNO tiene un procesamiento tan lento que se demoraría mucho en procesar una imagen, ahora vídeo, seria casi imposible, para trabajar con Arduino requieres una cámara con Edge Computing es decir que ya tenga el procesamiento integrado y que envié una señal a tu Arduino cuando el evento ocurra y Arduino ejecutaría acciones como encender una alarma, y si te preguntas que sistemas pueden hacer procesamiento de imagen o video, los mas populares son Raspberry Pi y Jetson nano, estas tienen capacidades computacionales para hacer procesamiento de imágenes, y si quieres trabajar con algún algoritmo de inteligencia artificial, jetson nano puede ser una mejor alternativa, esto se debe a que esta diseñada para aplicaciones de IA mientras que raspberry pi esta pensado mas en funciones de computación tradicional

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