SISTEMA INTERPRETE DEL LENGUAJE DE SEÑAS BOLIVIANO BAJO TECNOLOGIA DE VISION POR COMPUTADOR

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Caso de Estudio: Reconocimiento de Patrones del alfabeto Dactilológico Boliviano.

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CAPÍTULO 1.- INTRODUCCIÓN.  ..................................................................................................... 1

.......................................................................................................... 2

............................................................ 2

.................................................................. 2

................................................. 3

................................................................................................. 3

............................................................................. 6

....................................................................................................................... 7

............................................................................................................ 8

.............................................................................. 8

CAPITULO 2.- MARCO TEÓRICO.  ................................................................................................. 12

............................................................................... 12

............................................................................................................ 12

......................................................................................................... 13

......................................................................... 14

............................................................................................ 14

.............................................................. 15

........................................................................................ 16

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.................................................................................................... 18

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............................................................................................................ 19

................................................................................................... 20

................................................................................................................. 21

.................................................................... 21

....................................................................................... 22

.............................................................................................. 22

....................................................................... 23

.......................................................................................................... 23

............................................................... 24

......................................................................................... 25

............................................................................................ 25

.......................................................................................... 25

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.......................................................................................... 25

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................................................................. 39

.................................................................. 39

............................................................................... 41

.............................................................................................. 43

.............................................................................. 44

.............................................................................. 44

CAPITULO 4.- ANÁLISIS DE REQUERIMIENTOS. ....................................................................... 46

....................................................................................................... 46

....................................................................................................... 46

................................................................................................................ 48

.................................................................................................. 48

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......................................................................................................... 48

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.......................................................................... 55

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................................................................................................. 56

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............................................................................................................ 57

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................................................................... 59

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............................................. 70

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......................................................... 73

..................................................................... 74

................ 76

.................................................. 77

CAPITULO 5.- ARQUITECTURA DEL SISTEMA.  ......................................................................... 79

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CAPITULO 6.- IMPLEMENTACIÓN DEL PROTOTIPO. ............................................................... 97

.............................................. 97

.................... 98

................. 99

........................................................................................... 99

........................................................................... 99

................................................... 99

............................................... 100

................................................................................... 100

.................................................................................. 101

.............................................................................. 101

........................................................................................ 102

....................................................................................... 102

........................................................................................... 102

....................................................................................... 102

...................................................................... 103

........................................................................................................... 103

CAPITULO 7.- PRUEBAS Y RESULTADOS DEL PROTOTIPO. ................................................. 104

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CAPITULO 8.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. ......................................................... 119

BIBLIOGRAFÍA  ................................................................................................................................. 123

Glosario de Términos  ................................................................................................................. 125

 Anexo A. Diagramas de Clases correspondientes a la Arquitectura lógica del sistema 126

 Anexo B. Base de Datos para la implementación del prototipo ......................................... 140

 Anexo C. Datos Técnicos de Kinect  ........................................................................................... 142

 Anexo D. Seudocódigo de algoritmos.  ..................................................................................... 144

 Anexo E. Demostraciones y Deducciones Matemáticas. ...................................................... 150

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......................................................................... 12

....... 13

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.............. 15

........................................ 16

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.................................................................. 17

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..................................................... 19.............................. 20

..................................................................................... 21

........................................................................... 21

............... 22

................................................ 23

...................................................... 23

...... 27

........................................ 30

.............................. 33

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................................................................ 35

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..................................................... 100

......................................................................................... 101

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......................................................... 104

..................................................................... 105

.................................................................. 106

............................................................ 106

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x

........................................................... 107

................................................ 107

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......... 109

... 110

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........................... 115

............................................................. 116

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...................... 83

..... 86

........ 87

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....................... 93

................. 95

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 Parte I. Presentación del Proyecto Capítulo 1. Introducción

1

CAPÍTULO 1.- INTRODUCCIÓN.

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 Parte I. Presentación del Proyecto Capítulo 1. Introducción

2

 

 

 

Descriptor o Modelo de Objeto (Herramienta en el campo de Visión por Computador), sirve para modelar un determinado objeto de forma que

sus características sean independientes a colocación, tamaño, orientación, etc.

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 Parte I. Presentación del Proyecto Capítulo 1. Introducción

3

 

 

 

 

 

 

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 Parte I. Presentación del Proyecto Capítulo 1. Introducción

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 Parte I. Presentación del Proyecto Capítulo 1. Introducción

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 Parte I. Presentación del Proyecto Capítulo 1. Introducción

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 Parte I. Presentación del Proyecto Capítulo 1. Introducción

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 Parte I. Presentación del Proyecto Capítulo 1. Introducción

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 Parte I. Presentación del Proyecto Capítulo 1. Introducción

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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 Parte I. Presentación del Proyecto Capítulo 1. Introducción

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 Parte II. Aspectos Referenciales del Proyecto Capítulo 2. Marco Teórico

12

CAPITULO 2.- MARCO TEÓRICO.

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 Parte II. Aspectos Referenciales del Proyecto Capítulo 2. Marco Teórico

13

, (2. 1)

 

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 Parte II. Aspectos Referenciales del Proyecto Capítulo 2. Marco Teórico

14

 0,0 0,1 1,0 1,1 ⋯ 0, 1⋯ 1, 1⋮ ⋮  1,0 1,1   ⋱ ⋮… 1, 1  

(2. 2)

 

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 Parte II. Aspectos Referenciales del Proyecto Capítulo 2. Marco Teórico

15

, , , , , , (2. 3)

 

, 0,299∗, 0,587∗, 0,114∗, (2. 4)

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 Parte II. Aspectos Referenciales del Proyecto Capítulo 2. Marco Teórico

16

, , (2. 5)

,  y ,  

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 Parte II. Aspectos Referenciales del Proyecto Capítulo 2. Marco Teórico

17

, , ∗ (2. 6)

 

, ℎ , ∗ , (2. 7)

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 Parte II. Aspectos Referenciales del Proyecto Capítulo 2. Marco Teórico

18

, , , (2. 8)

 

, 1 , > , 0 , ≤ (2. 9)

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 Parte II. Aspectos Referenciales del Proyecto Capítulo 2. Marco Teórico

19

  (2. 10)

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 Parte II. Aspectos Referenciales del Proyecto Capítulo 2. Marco Teórico

20

, … ,   ; + , + , … , ∑ =   y ∑ =+ 

(2. 11)

∗ =   ; ∗

=+(2. 12)

∗ ∗   ; 1 (2. 13)

∗ ∗ (2. 14)

}  ; 1 ≤ ≥ (2. 15)

 

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 Parte II. Aspectos Referenciales del Proyecto Capítulo 2. Marco Teórico

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 Parte II. Aspectos Referenciales del Proyecto Capítulo 2. Marco Teórico

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 Parte II. Aspectos Referenciales del Proyecto Capítulo 2. Marco Teórico

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 Parte II. Aspectos Referenciales del Proyecto Capítulo 2. Marco Teórico

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 Parte II. Aspectos Referenciales del Proyecto Capítulo 2. Marco Teórico

25

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 Parte II. Aspectos Referenciales del Proyecto Capítulo 2. Marco Teórico

26

  1 ,=   ; :( , ) { 0 1 ≠ (2. 16)

 

  (, ), (2. 17)

 

  ≤   √ ℎlog2ℎ 1 l o g 4   ; ∶ ℎ  

(2. 18)

 

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 Parte II. Aspectos Referenciales del Proyecto Capítulo 2. Marco Teórico

27

, , … } ⊂ ⊆ − ∈ : ∗ 0 } ∈ , ∈

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 Parte II. Aspectos Referenciales del Proyecto Capítulo 2. Marco Teórico

28

  ∈ ∶ ∗ ≥ 1} − − ∈  ∶ ∗ ≤ 1 } 

∗ 1 ≥ 0 1 ∗ 1 ≤ 0 1 (2. 19)

∗ ( ∗

) 1 ≥ 0(2. 20)

2 ∗ ∗ ( ∗ )‖‖   

2‖‖ ; ∗ ( ∗ ) 1(2. 21)

‖‖ ∗ ∗ 1 ≥ 0 (2. 22)

 

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29

‖‖

∗ ∗ 1 ≥ 0 (2. 23)

min

= 12

,= 12  :

= 0 ; 0 ≤ ≤ 1 , … .

 

(2. 24)

""

∗ ∗  =   → ∗  

(2. 25)

    = (2. 26)

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 Parte II. Aspectos Referenciales del Proyecto Capítulo 2. Marco Teórico

30

 

  ≥ 1

  ≤ 1 −

 

"" "Φx → z x ∈ X ⊂  ; ∈ ⊂ ; para m > n }"

‖‖

∗ ∗ Φ 1 ≥ 0(2. 27)

= 12 Φ()Φ,= 12 

:

= 0 ; 0 ≤ ≤ 1 , … .  

(2. 28)

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 Parte II. Aspectos Referenciales del Proyecto Capítulo 2. Marco Teórico

31

(Φ()Φ() ∗ ).

Φ

Φ

=   ↔1,2 

(2. 29)

ΦΦ Φ

= 12 , ,=

:

= 0 ; 0 ≤

≤ 1 , … .

 

(2. 30)

 

, ′ exp ‖ ′‖2 (2. 31)

‖ ′‖

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 Parte II. Aspectos Referenciales del Proyecto Capítulo 2. Marco Teórico

32

""

 

, } ⊂ 1,2,…}  ≡1,2,…}\

 

 ( )     (  ) 0 ≤ ≤ ;

(2. 32)

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33

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34

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 Parte II. Aspectos Referenciales del Proyecto Capítulo 3. Marco Referencial

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37

 

 

 

 

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 Parte II. Aspectos Referenciales del Proyecto Capítulo 3. Marco Referencial

39

2 Gesto  – espacial, que involucra gestos en un contexto espacial (3D).3 Gesto  – viso  – espacial, que involucra gestos en un contexto espacial, que además requiere percepción visual.

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 Parte II. Aspectos Referenciales del Proyecto Capítulo 3. Marco Referencial

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 Parte III. Desarrollo del Proyecto: Concepción, Requerimientos y Diseño Capítulo 4. Análisis de Requerimientos

46

CAPITULO 4.- ANÁLISIS DE REQUERIMIENTOS.

Figura 4. 1

COMPONENTEINTÉRPRETE

COMPONENTEENTRENADOR

SISTEMA INTERPRETE

LENGUAJE DE SEÑAS

COMPONENTE DEALMACENAMIENTO

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 Parte III. Desarrollo del Proyecto: Concepción, Requerimientos y Diseño Capítulo 4. Análisis de Requerimientos

47

Interfaz HumanoMáquina

(HMI)

Adquisición yTratamiento de

Datos

Servicios dealmacenamiento y

recuperación de datos

COMPONENTE DE

 ALMACENAMIENTO

PRESENTACIÓN

LÓGICA DEAPLICACIÓN

SERVICIOS

ALMACENAMIENTO

Creación decaracterísticas dereconocimiento

Inferencia de la basede conocimientos

Interfaz HumanoMáquina

(HMI)

Creación decaracterísticas de

Entrenamietno

Entrenamiento declasificadores

Servicios dealmacenamiento y

recuperación de datos

                              

          

COMPONENTE INTÉRPRETE  COMPONENTE ENTRENADOR

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49

 

 

 

 

 

 

 

 

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55

Figura 4. 3 Organización del Sistema

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76

 

 

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79

CAPITULO 5.- ARQUITECTURA DEL SISTEMA.

Almacén de Datos

Adquisición de Datos

Gestión del Sistema

EntrenamientoReconocimiento

.

.

Capa de Servicios de Negocio

Capa de servicios de Usuario

Capa de Servicios de Datos

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80

 

 

 

Retención temporal enmemoria

Obtención de Datos deDispositivos de entrada

Obtención de Datosde Interés

(Sincronización de Tramas)

- Retención de Información arribada- Tratamiento de datos.- Identificación y configuración delDispositivos de entrada.

 

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81

MantenedorTramas

-ImagenColor: byte[][]-skeleton: Int[][]

Imagen Relevante

-Imagen: byte[][]

Parámetros IR

-letra: string-SetEntrenamiento: bool

Características

-vectorHOG: double[]-celda: int

DispositivoDeEntrada

-estado: bool-ID: string

TramaColor

-metaData: byt e[][]

TramaSkeleton

-metadata: int[][]

-bin: int-solapamiento: int

+ObtenerImagenRelevante(im): void

+CrearCaracteristicas(): void

+Adquirir tramas(): void

+ProcesarImagen(): void

+VerificarConexion(): bool

-SegmentarImagen(): void

Controlador deadquisicion de datos

+AdquirirDatos(): void

+Iniciar(): void+CopiarMetadata(dest): void

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82

:Caracteristicas:ImagenRelevante

:Controlador deAdquisicion de datos

:MantenedorTramas

3:[TramasListas]:Adquirir tramas()

AdquirirDatos() :DispositivoDeEntrada

2:[estado]: Iniciar()

1: estado := VerificarConexion()

3.1:CopiarMetadata(ImagenColor)

3.2:CopiarMetadata(skeleton)

3.3[skeleton!=null] ObtenerImagenRelevante(ImagenColor)

4: ProcesarImagen()4.1: CrearCaracteristicas()

Ademas de configurar losparámetros del dispositivo, Inicialos evento de sincronización de

tramasRecibe las Tramas de datos conuna ltencia de 30 tramas porsegundo

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83

Interfaz HMI

Generar de Bancos deCaracteristicas

Generar ConjuntoClasificadores

Elegir Clasificador Óptimo

Elemento dealmacenamiento

(Acciones del Usuario)

 

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84

Controlador de entrenamiento

conjunto clasificadores

-Clasificadores: Resultadoclasificador[]

Resultado cla sificador

-sigma: double

-error estimado: double

Set de Datos

Set de Entrenamiento

-Caracteristicas Negativas: double[][]-Caracteristicas Negativas: double[][]

Set de Prueba

Banco de Caracteristicas

Caracteristicas EntrenamientoCaracteristicas Prueba

Controlador de almacenamiento

Controlador de aplicacion

-Características: double[][] -Características: double[][]

-Caracteristicas Negativas: double[][]-Caracteristicas Negativas: double[][]

-error real: double

+RecuperarDatos(letra): string[][]+GuardarDatos(datos): void

+GenerarBancosCaracteristicas(): void+GenerarConjuntoClasificadores(letra):void+ElegirClasificadorÓptimo(): void

+VisualizarResumenEntrenamiento(letra):void

Caracteristicas

-vectorC: double[]

+ExtraerCaracteristicas(imagen,letra):void

-AgregarAlBanco(vector,letra):void

+Generar(bancoDeCaracteristicas,letra):void

+EstimarResultados(sigma,boxC): void

-generalización: double-boxC: double

+AgregarAlConjunto(ResultadoClsificador): void

+AgregarSetEntrenamiento(caracteristica):void +AgregarSetPrueba(caracteristica):void

ClasificadorSVM

-alpha: double[][]

+Entrenar():double[][]

-supporVectors: double[][]

Figura 5. 6

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85

:Controlador deentrenamiento

:Controlador dealmacenamiento

GenerarBancosCaracteristicas()

1. datos:=RecuperarDatos()

:Caracteristicas2:*Nuevo()

:Caracteristicas3:*ExtraerCaracteristicas(imagen,letra)

:BancoDeCaracteristicas

4: * AgregarAlBanco(caracteristica)

5:GuardarDatos(bancoDeCaracteristicas)Instancia un objetocaracterísticas

Emplea eldescriptor HOG

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86

:Controlador deentrenamiento

:Controlador de almacenamiento

GenerarConjuntoClasificadores()

1. datos:=RecuperarDatos(Datos)

2:Generar(Datos,letra):SetDeDatos

:SetDeEntrenamiento

SetdePrueba

2.1a:[entrenamiento]:AgregarSetEntrenamiento(datos)2.1b:[prueba]:AgregarSetPrueba(datos)

:ResultadoClasificador

3: EstimarResultados(sigma,boxC,SetDeDatos)

:ConjuntoClasificadores

4: AgregarAlConjunto(resultadoClasificador)

5:GuardarDatos(conjuntoClasificadores)

:ClasificadorSVM3.1: resultados:= Entrenar()

Asignación de losconjuntos deentrenamientos,dependinetes d e la letra

estima indices de erroresperado, error de

clasificación ygeneralización

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87

:Controlador deentrenamiento

:Controlador de almacenamiento1. datos:=RecuperarDatos(Datos)

:ClasificadorSVM

ElegirClasificadorOptimo()

:Controlador de Aplicación

2:VisualizarResumenEntrenamiento()

3: Entrenar()

4: GuardarDatos(ClsificadorSVM)

Calcula los vertores desoporte, coeficientes delagrange, etc.

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88

Evaluación de pertenencia

Visualización del resultadoAdquisición de las

características de entrada

Interfaz HMI

(El usuario solo recibe unarespuesta visual)

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89

Controlador deReconocimiento

+Clasificar()

Banco de clasificadores

-clasificadores: clasificador[24]

clasificadorSVM

-supportVectors: double[][]-coeficientesLagrange: double[][] Controlador de Aplicacion

+RealimentaciónVisual(clase): void

+Evaluar(caracteristicas):bool

ControladorAdquisición de datos

+Ver característica(): void+BuscarPertenencia(caracteristicas):intl

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Controlador deReconocimiento

:Controlador deAdquisicion de datos

:ClasificadorSVM

Controlador de Aplicación

Clasificar()

1: dato:= VerCaractertistica()

:Banco de Clasificadores

2: clase:= BuscarPertenencia(dato)

2.1:[i=1,...24]Evaluar(dato)

3:[ReglaValida]RealimentacionVisual(clase)

Se busca la pertenencia para cadaclasificador dentro del Banco declasificadores

Se envia el mensaje cuando la Condicion qdetermina si el resultado es obtenido esvalido es verdadera

El mensaje es enviado al Controlador deAdquisición de datos, que es la clase que secomunica con la clase caracteristicas. Verelemento de adquisición de datos

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91

Repositorio de Datos

Almacenamiento de DatosRecuperación de Datos

Servicio deAlmacenamiento

 

 

 

 

 

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92

letra

-nombre: string-letra: string-set: bool-usuario: string

clasificador

-letra: string-sigma: double-boxConstraint: double

coeficientes alpha

-letra: string-ruta de archivo: string coeficientes de traslacion

-letra: string-ruta de archivo: string

Vectores de Soporte

- letra: string-ruta de archivo: string

Imagen asociada

-nombre: string-ruta de imagen: string

Descriptor HOG

-letra: string

-celda:int-solapamiento:int-bins:int

Se compone de

Se compone deSe compone de

poseees interpretada por

posee

 

Controlador de almacenamiento

+GuardarDatos(): void-RecuperarDatos(): void-Eliminar datos(): void

Usuario Base de datos

-Nombre: string-Password:int

+RechazaUsuario(): void+ValidarUsuario(): void+AutenticarUsuario():void

Conexion Base de datos

-Conexion: string-Estado: string

+AbrirConexion():void+CerrarConexion(): void

Controlador Base de datos

+Guardar(): void+Eliminar(): void+recuperar():void

Controlador memoria

+Guardar archivo(): void+Borrar archivo(): void+Leer archivo(): void

Consulta

+CrearRegistro(): void+ModificarRegistro():void

archivo

-nombre: string-estado: string

+Eliminar Registro(): void

+Abrir(): void+Cerrar(): void+leer():void

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93

:Controlador dealmacenamiento

:UsuarioBaseDeDatos :Controlador memoria

:consulta

Transacción*()

1: ValidarUsuario()

ConexionBasededatos2. Abrir Conexión()

3.Transaccion*()

4. CerrarConexion()

:archivo

6. Transacción*()

5.AccederMemoria()

"Transacción*" este mensaje puedereemplazarse por cualquiera de los validos,como ser Guardar(), Borrar(), etc.

 

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 Parte III. Desarrollo del Proyecto: Concepción, Requerimientos y Diseño Capítulo 5. Arquitectura del Sistema

94

controlador de reconocimiento

+ActualizarBancoClasificadores(): void

Controlador almacenamiento

+RecuperarInfClasificadores(): void

Banco de clasificadores

-clasificadores: clasificador[24]

clasificadorSVM

-supportVectors: double[][]-coeficientesLagrange: double[][]

+Evaluar(caracteristicas):bool

+AgregarClasificador(clasificadorSVM): void

:Controlador deReconocimiento

:ClasificadorSVM:Controlador dealmacenamiento

ActualizarBancoClasificadores()

1: datos= RecuperarInfClasificadores()

:ClasificadorSVM

2: [i=1.2...24]Nuevo(datos(i))

3:[i=1...24]AgregarClasificador(clasificadorSVM)

Se realiza la operación para cada clasificadorque vaya a formar parte del Banco declasificadores

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 Parte IV. Desarrollo del Proyecto: Prototipo y Pruebas Capítulo 6. Implementación del Prototipo

97

CAPITULO 6.- IMPLEMENTACIÓN DEL PROTOTIPO.

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 Parte IV. Desarrollo del Proyecto: Prototipo y Pruebas Capítulo 6. Implementación del Prototipo

98

DATOSENTRENAMIENTO

SVM

BD - Archivos

Adquisición de Datos

Reconocimiento

DISPOSITIVO DEENTRADA

entrenamiento

BASE DE CONOCIMIENTOS(BANCO DE CL ASIFICADORES

SVM)

HMI

INTÉRPRETE

ENTRENADOR

ALMACENAMIENTO

 

 

 

 

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 Parte IV. Desarrollo del Proyecto: Prototipo y Pruebas Capítulo 6. Implementación del Prototipo

99

 

 

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 Parte IV. Desarrollo del Proyecto: Prototipo y Pruebas Capítulo 6. Implementación del Prototipo

100

 

 

 

 

 

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 Parte IV. Desarrollo del Proyecto: Prototipo y Pruebas Capítulo 6. Implementación del Prototipo

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 Parte IV. Desarrollo del Proyecto: Prototipo y Pruebas Capítulo 6. Implementación del Prototipo

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 Parte IV. Desarrollo del Proyecto: Prototipo y Pruebas Capítulo 6. Implementación del Prototipo

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 Parte IV. Desarrollo del Proyecto: Prototipo y Pruebas Capítulo 7. Pruebas y Resultados del Prototipo

104

CAPITULO 7.- PRUEBAS Y RESULTADOS DELPROTOTIPO.

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 Parte IV. Desarrollo del Proyecto: Prototipo y Pruebas Capítulo 7. Pruebas y Resultados del Prototipo

106

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 Parte IV. Desarrollo del Proyecto: Prototipo y Pruebas Capítulo 7. Pruebas y Resultados del Prototipo

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 Parte IV. Desarrollo del Proyecto: Prototipo y Pruebas Capítulo 7. Pruebas y Resultados del Prototipo

108

Figura 7. 7

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 Parte IV. Desarrollo del Proyecto: Prototipo y Pruebas Capítulo 7. Pruebas y Resultados del Prototipo

110

6 ∗ 4 24 

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 Parte IV. Desarrollo del Proyecto: Prototipo y Pruebas Capítulo 7. Pruebas y Resultados del Prototipo

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 Parte IV. Desarrollo del Proyecto: Prototipo y Pruebas Capítulo 7. Pruebas y Resultados del Prototipo

112

Tabla 7. 1 indicador de error previsto para el banco de clasificadores óptimos

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 Parte IV. Desarrollo del Proyecto: Prototipo y Pruebas Capítulo 7. Pruebas y Resultados del Prototipo

113

Tabla 7. 2 Indicador de error de clasificación para el banco de clasificadores

 

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 Parte IV. Desarrollo del Proyecto: Prototipo y Pruebas Capítulo 7. Pruebas y Resultados del Prototipo

114

Tabla 7. 3 Índice de generalización del banco de clasificadores

 

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 Parte IV. Desarrollo del Proyecto: Prototipo y Pruebas Capítulo 7. Pruebas y Resultados del Prototipo

115

Tabla 7. 4 Distancias Euclideanas de las clases referidas a la letra “i” 

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 Parte IV. Desarrollo del Proyecto: Prototipo y Pruebas Capítulo 7. Pruebas y Resultados del Prototipo

116

Tabla 7. 5 Distancias Euclideanas de las clases referidas al primer grupo de la letra “i”, para condiciones

similares de iluminación a las de entrenamiento.

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 Parte IV. Desarrollo del Proyecto: Prototipo y Pruebas Capítulo 7. Pruebas y Resultados del Prototipo

117

Tabla 7. 6 Distancias Euclideanas de las clases referidas al segundo y tercer grupo de la letra “i”, para

condiciones diferentes de iluminación a las de entrenamiento.

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 Parte V. Conclusiva Capítulo 8. Conclusiones y Recomendaciones

119

CAPITULO 8.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

 

 

 

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 Parte V. Conclusiva Capítulo 8. Conclusiones y Recomendaciones

120

 

 

 

 

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 Parte V. Conclusiva Capítulo 8. Conclusiones y Recomendaciones

121

 

 

 

 

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 Material Anexo y Complementario Bibliografía 

123

BIBLIOGRAFÍA 

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 Material Anexo y Complementario Bibliografía 

124

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 Material Anexo y Complementario Glosario de Términos 

125

Glosario de Términos

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 Material Anexo y Complementario Anexo A 

126

 Anexo A. Diagramas de Clasescorrespondientes a la Arquitectura lógica

del sistema

MantenedorTramas

-ImagenColor: byte[][]-skeleton: Int[][]

Imagen Relevante

-Imagen: byte[][]

Parámetros IR

-letra: string-SetEntrenamiento: bool

Características

-vectorHOG: double[]

-celda: int

DispositivoDeEntrada

-estado: bool-ID: string

TramaColor

-metaData: byte[][]

TramaSkeleton

-metadata: int[][]

-bin: int-solapamiento: int

+ObtenerImagenRelevante(im): void

+CrearCaracteristicas(): void

+Adquirir tramas(): void

+ProcesarImagen(): void

+VerificarConexion(): bool

-SegmentarImagen(): void

Controlador de

adquisicion de datos

+AdquirirDatos(): void

+Iniciar(): void+CopiarMetadata(dest): void

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 Material Anexo y Complementario Anexo A 

127

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 Material Anexo y Complementario Anexo A 

128

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 Material Anexo y Complementario Anexo A 

129

Controlador de entrenamiento

conjunto clasificadores

-Clasificadores: Resultadoclasificador[]

Resultado clasificador

-sigma: double

-error estimado: double

Set de Datos

Set de Entrenamiento

-Caracteristicas Negativas: double[][]-Caracteristicas Negativas: double[][]

Set de Prueba

Banco de Caracteristicas

Caracteristicas EntrenamientoCaracteristicas Prueba

Controlador de almacenamiento

Controlador de aplicacion

-Características: d ouble[][] -Características: d ouble[][]

-Caracteristicas Negativas: double[][]-Caracteristicas Negativas: double[][]

-error real: double

+RecuperarDatos(letra): string[][]+GuardarDatos(datos): void

+GenerarBancosCaracteristicas(): void+GenerarConjuntoClasificadores(letra):void+ElegirClasificadorÓptimo(): void

+VisualizarResumenEntrenamiento(letra):void

Caracteristicas

-vectorC: double[]

+ExtraerCaracteristicas(imagen,letra):void

-AgregarAlBanco(vector,letra):void

+Generar(bancoDeCaracteristicas,letra):void

+EstimarResultados(sigma,boxC): void

-generalización: double-boxC: double

+AgregarAlConjunto(ResultadoClsificador): void

+AgregarSetEntrenamiento(caracteristica):void +AgregarSetPrueba(caracteristica):void

ClasificadorSVM

-alpha: double[][]

+Entrenar():double[][]

-supporVectors: double[][]

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 Material Anexo y Complementario Anexo A 

130

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 Material Anexo y Complementario Anexo A 

131

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 Material Anexo y Complementario Anexo A 

132

Controlador deReconocimiento

+Clasificar()

Banco de clasificadores

-clasificadores: clasificador[24]

clasificadorSVM

-supportVectors: double[][]-coeficientesLagrange: double[][] Controlador de Aplicacion

+RealimentaciónVisual(clase): void

+Evaluar(caracteristicas):bool

ControladorAdquisición de datos

+Ver característica(): void+BuscarPertenencia(caracteristicas):intl

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 Material Anexo y Complementario Anexo A 

133

letra

-nombre: string-letra: string-set: bool-usuario: string

clasificador

-letra: string-sigma: double

-boxConstraint: double

coeficientes alpha

-letra: string-ruta de archivo: string coeficientes de traslacion

-letra: string-ruta de archivo: string

Vectores de Soporte

- letra: string-ruta de archivo: string

Imagen asociada

-nombre: string-ruta de imagen: string

Descriptor HOG

-letra: string-celda:int-solapamiento:int-bins:int

Se compone de

Se compone deSe compone de

posee es interpretada por

posee

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 Material Anexo y Complementario Anexo A 

134

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 Material Anexo y Complementario Anexo A 

135

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 Material Anexo y Complementario Anexo A 

136

Controlador de almacenamiento

+GuardarDatos(): void-RecuperarDatos(): void-Eliminar da tos(): void

Usuario Base de datos

-Nombre: string-Password:int

+RechazaUsuario(): void+ValidarUsuario(): void+AutenticarUsuario():void

Conexion Base de datos

-Conexion: string-Estado: string

+AbrirConexion():void+CerrarConexion(): void

Controlador Base de datos

+Guardar(): void+Eliminar(): void+recuperar():void

Controlador memoria

+Guardar archivo(): void+Borrar archivo(): void+Leer archivo(): void

Consulta

+CrearRegistro(): void+ModificarRegistro():void

archivo

-nombre: string-estado: string

+Eliminar Registro(): void

+Abrir(): void+Cerrar(): void+leer():void

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 Material Anexo y Complementario Anexo A 

137

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 Material Anexo y Complementario Anexo A 

138

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 Material Anexo y Complementario Anexo A 

139

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 Material Anexo y Complementario Anexo B 

140

 Anexo B. Base de Datos para laimplementación del prototipo

La implementación fue desarrollada con la herramienta SQL Server 2008, a continuación se

muestra el código del script para la creación de la Base de Datos

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 Material Anexo y Complementario Anexo B 

141

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 Material Anexo y Complementario Anexo C  

142

 Anexo C. Datos Técnicos de Kinect

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 Material Anexo y Complementario Anexo C  

143

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 Material Anexo y Complementario Anexo E  

144

 Anexo D. Seudocódigo de algoritmos.

  

  1 , 0 , 0; ≤

  ≤ 2 5 5  1 , 0 , 0 ∗   ≤   ∗  ≤ 2 5 5 

  ∗ ∗   ∗ ∗  

  ≤ 2 5 5  }

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 Material Anexo y Complementario Anexo E  

145

15∗

∗0 . 8 5 ; ∗ 0 . 1 5 .

óó≠0

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 Material Anexo y Complementario Anexo E  

146

_  ∗ 1 0 1; ∗ 1 0 1´, atan,, 

  0 ; 0 ;() ∗   ( ) ∗

 : , : 180°, 0; ℎ 0; ∗ << 1 ∗ ℎ <   < ( ) ∗   <()∗   

,ℎ;() ∗ < ,   () ∗ < ,  

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 Material Anexo y Complementario Anexo E  

147

min 12 0 : {0 ≤ ≤ , 1 , 2 , … , 0,

  , } ⊂ 1, …} ≡ 1, … }\  

  min   12

 

 

 

12   12 [  ]    

Sujeto a: 0 ≤ , ≤ , yNT  , +

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 Material Anexo y Complementario Anexo E  

148

≡ | < , 1 > 0 , 1}  ≡| < , 1 > 0 , 1} 

, ∈ a r g ma x ∇ |  ∈ }   ∈ arg min ∇ |  ∈ } 

∇ 1 0

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 Material Anexo y Complementario Anexo E  

149

 , , , 0 2 ( , ) , ,

≥   0 < < 0 ≤ 0

 ,

  ,

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 Material Anexo y Complementario Anexo E  

150

 Anexo E. Demostraciones y DeduccionesMatemáticas.

"" " 0" """ ≤ 0"

∗   ∗ ∗ 0 ∗ ≤ 0ℎ∗ 0 ∗ ≤ 0 ≥ 0 ≥ 0

∇∗ ∇ℎ∗

= ∇∗

= 0 ‖‖ ∗ ∗ 1 ≥ 0  1,2…

12 ‖‖ ∗ ∗ ∗ 1= 0

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 Material Anexo y Complementario Anexo E  

151

∇ 12 ‖‖ ∇= ∗ ∗ 1 0

∇ , ∂∂w 12 ‖‖ ∗   ∗ ∗ 1=   0

∂∂b 12 ‖‖ ∗   ∗ ∗ 1=   0

= 0

= 0 12 ∗ ∗ ∗ ∗

= ∗ ∗

=

=   0

12 =

= =

= 0 ∗ = 0

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 Material Anexo y Complementario Anexo E  

152

= 12

,= 0

= 12

,= 12  :

= 0 ; 0 ≤ ≤ 1 , … .

=  

1 ∗ i ≠ 0 

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 Material Anexo y Complementario Anexo E  

153

ΦΦ =   ↔,  

(2. 35)

, ex p ‖1 2‖222  

, ex p ‖1 2‖222 exp 12 2 ∗ 1 ∗ 2 2222 , ex p 1222 ∗exp 2222 ∗exp 2 ∗ 1 ∗ 222

, ex p 12

22 ∗exp 22

22 ∗ 212

2!∞

0

, 22! ∗ exp 1222  ∗ 1 ∗ exp 2222 ∗ 2∞0, Φ1 ∗ Φ2 12∞

0

 

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 Material Anexo y Complementario Anexo E  

154

, , , ∫

∫, ≥ 0

 

, exp ‖1 2‖222

, 22! ∗ exp 1222  ∗ 1 ∗ exp 2222 ∗ 2∞

0   , 22! ∗ exp 2222  ∗ 2 ∗ exp 1222 ∗ 1∞

0

,

,

 

, exp ‖ ‖222

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 Material Anexo y Complementario Anexo E  

22! ∗ exp 222  ∗ ∗ exp 222 ∗ 2∞0

22! ∗ exp 222  ∗ ∗ exp 222 ∗ 2 ∞0  

2

2

!∗ exp 2

22  ∗ ∞

0

∗ 2

2

!∗ exp 2

22  ∗  

2 ∗ exp 2 ∗ 2∞