(b) Domínio espacial Reescalamento dos níveis de cinza Integração Diferenciação

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1 TÉCNICAS DE REALCE (IMAGE ENHANCEMENT) Objetivo São projetadas para manipular a imagem com base em características psico-físicas do SVH, podendo até distorcer a imagem através do processo de retirar informações não relevantes ou do processo de realçar certas características de interesse. Expansão de contraste Uniformização dos níveis de cinza Remoção de ruído suavização Realce de bordas ou contornos de objetos Supressão de informação não desejada Pseudo-coloração Classificação: (a) Domínio da freqüência Filtragem transformadas (b) Domínio espacial Reescalamento dos níveis de cinza Integração Diferenciação NPDI - DCC - UFMG 1

2 1. TRANSFORMAÇÕES DA ESCALA DE CINZA 1.1. Expansão de contraste linear Esta técnica é particularmente adequada para imagens com histogramas de forma gaussiana ou quase-gaussiana. NPDI - DCC - UFMG 2

3 Script: (i) Transforme cada pixel com intensidade igual ou menor que z a em z 1 ; (ii) Transforme cada pixel com intensidade igual ou maior que z b em z n ; (iii) Transforme todos os pixels com intensidades entre z a e z b de acordo com uma transformação linear entre z a e z b. NPDI - DCC - UFMG 3

4 Para uma escala de cinza com 256 níveis : z 1 = 0 e z n = 255. Então, Esta técnica é particularmente adequada para imagens com histogramas de forma gaussiana ou quase-gaussiana. Para imagens com histogramas bimodais, fazer expansão linear por partes. NPDI - DCC - UFMG 4

5 Imagem do solo de Marte Mariner 9 NPDI - DCC - UFMG 5

6 Solo de Marte Mariner 9 Realce de contraste linear NPDI - DCC - UFMG 6

7 Exemplos : (a) Compressão e expansão NPDI - DCC - UFMG 7

8 Exemplo de expansão de contraste linear: NPDI - DCC - UFMG 8

9 Exemplo de expansão de contraste linear: NPDI - DCC - UFMG 9

10 (b) Dente de serra (4 ciclos) NPDI - DCC - UFMG 10

11 Implementação em software de uma tabela de mapeamento Exemplo: Imagem 64 X 64 = 4096 pixels Escala de cinza : 256 NC s Transformação : Procedimento direto: Para cada pixel da imagem leia pixel se pixel <= 85 então pixel = pixel / 2 goto 10 se 85 < pixel < 170 então pixel = 2 * pixel 127 goto 10 senão pixel = pixel / : escreva pixel NPDI - DCC - UFMG 11

12 Procedimento usando tabela de mapeamento Para cada NC da escala se NC <= 85 então NC = NC / 2 goto 10 se 88 < NC < 170 então NC = 2 * NC 127 goto 10 senão NC = NC / : continue para cada pixel da imagem leia pixel faça pointer = pixel pixel = NC(pointer) escreva pixel NPDI - DCC - UFMG 12

13 1.2. Operações aritméticas com a escala de cinza z' = T(z) = a z + b (a) Operação identidade (b) Expansão de contraste NPDI - DCC - UFMG 13

14 Exemplo de expansão de contraste: NPDI - DCC - UFMG 14

15 (c) Compressão de contraste (d) Operação de escala NPDI - DCC - UFMG 15

16 (e) Imagem negativa NPDI - DCC - UFMG 16

17 1.3. Fatiamento ou aplicação de limiar (a) 2 níveis NPDI - DCC - UFMG 17

18 (b) Limiar com background (c) Fatiamento por plano NPDI - DCC - UFMG 18

19 (d) Fatiamento por plano com background NPDI - DCC - UFMG 19

20 Exemplo de fatiamento por plano: NPDI - DCC - UFMG 20

21 Exemplo de fatiamento por plano: Mosaico de imagens SAR (radar) de um campo de gelo Estudo de rachaduras entre os blocos de gelo Comportamento (função do tempo) direção NPDI - DCC - UFMG 21

22 Exemplo de fatiamento por plano: Mosaico de imagens SAR de um campo de gelo Gelo saturado em branco NPDI - DCC - UFMG 22

23 (f) Bit-clipping (2 MSB) (contorno) NPDI - DCC - UFMG 23

24 Exemplo de bit-clipping: Imagem de calibragem Câmera Vidicon Escala cinza : 9 bits = 512 NC s 4 MSB s Clipped NPDI - DCC - UFMG 24

25 Exemplo de bit-clipping: Imagem de calibragem Câmera Vidicon Escala de cinza : 9 bits = 512 NC s 6 MSB s Clipped NPDI - DCC - UFMG 25

26 (g) Level-clipping (iso-contorno) NPDI - DCC - UFMG 26

27 (h) Bit-slicing (fatiamento por bit) NPDI - DCC - UFMG 27

28 Exemplo de fatiamento por bit - Análise interativa: Escala de cinza: 6 bits = 64 NC s NPDI - DCC - UFMG 28

29 Exemplo de fatiamento por bit - Análise interativa: Escala de cinza: 8 bits = 256 NC s NPDI - DCC - UFMG 29

30 Exemplo de transformação da escala de cinza compressão dinâmica da escala por função logarítmica: NPDI - DCC - UFMG 30

31 Exemplos de transformação da escala de cinza: Ferrari original NPDI - DCC - UFMG 31

32 Exemplos de transformação da escala de cinza: Ferrari negativo NPDI - DCC - UFMG 32

33 Exemplos de transformação da escala de cinza: Ferrari limiar em 63 NPDI - DCC - UFMG 33

34 Exemplos de transformação da escala de cinza: Ferrari fatiamento Faixa : 63 a 95 fi 255 NPDI - DCC - UFMG 34

35 Exemplos de transformação da escala de cinza: Ferrari fatiamento com background Faixa : 63 a 95 fi 255 NPDI - DCC - UFMG 35

36 Exemplos de transformação da escala de cinza: Ferrari dente de serra 4 ciclos NPDI - DCC - UFMG 36

37 Exemplos de transformação da escala de cinza: Ferrari operação escala NPDI - DCC - UFMG 37

38 Exemplos de transformação da escala de cinza: Ferrari op. Escala NPDI - DCC - UFMG 38

39 Exemplos de transformação da escala de cinza: Ferrari op. escala NPDI - DCC - UFMG 39

40 1.4. Equalização de histograma Objetivos : normalização e/ou aumento de contraste. (a) Comparação de 2 imagens I 1 e I 2 com a finalidade de detectar diferenças entre elas. (Condições de iluminação diferentes). (b) Medição de certas propriedades de uma imagem I com a finalidade de descrição ou classificação. Propriedades que dependem dos níveis de cinza presentes em I têm seus valores sensíveis às condições de luz. (c) Esta operação de equalização ou achatamento do histograma não apenas introduz normalização como também realça a imagem. (Expansão e compressão). NPDI - DCC - UFMG 40

41 NPDI - DCC - UFMG 41

42 Fundamentos : Histograma função de distribuição de probabilidade (DF) Histograma normalizado função densidade de probabilidade (PDF) Integração do HN função cumulativa de distribuição (CDF) Prova-se que a aplicação de uma função de transformação do tipo CDF aos níveis de cinza de uma imagem gera uma nova imagem cujos NC s apresentam uma densidade uniforme. Em termos de realce, isto implica em aumento da faixa dinâmica dos pixels. NPDI - DCC - UFMG 42

43 onde: z níveis de cinza originais z níveis de cinza transformados p(z) PDF dos NC s originais p(z ) PDF dos NC s transformados NPDI - DCC - UFMG 43

44 Forma discreta : p(z k ) = n k / N, 0 z k 1 ; k = 0, 1,..., L - 1 onde : L número de níveis de cinza (NC) p(z k ) probabilidade do k-ésimo NC n j número de vezes este NC aparece em I N número total de pixels em I NPDI - DCC - UFMG 44

45 NPDI - DCC - UFMG 45

46 NPDI - DCC - UFMG 46

47 Outra maneira de calcular a transformação histogrâmica: z p(z) z \ z p(z) p(z ) NPDI - DCC - UFMG 47

48 Exemplo da transformação histogrâmica: \ (a) Imagem original (b) Histograma original (c) Histograma equalizado (d) Imagem realçada NPDI - DCC - UFMG 48

49 Exemplo da transformação histogrâmica: (a) Imagem original (b) Histograma original (c) Histograma equalizado (d) Imagem realçada NPDI - DCC - UFMG 49

50 Exemplo de transformação histogrâmica localizada (vizinhança 7x7 em cada pixel): NPDI - DCC - UFMG 50

51 Exemplos de transformação da escala de cinza: Ferrari eq. Histogrâmica NPDI - DCC - UFMG 51

52 Exemplos de transformação da escala de cinza: Ferrari eq. Histogrâmica NPDI - DCC - UFMG 52

53 Exemplo de realce de contraste: Imagem Landsat Fronteira Chile/Bolívia Aplicação de transformação em rampa CDF NPDI - DCC - UFMG 53

54 Exemplo de realce de contraste: Imagem Landsat Fronteira Chile/Bolívia Aplicação de transformação em Gaussiana NPDI - DCC - UFMG 54