Processamento de Imagem. Prof. MSc. André Yoshimi Kusumoto

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1 Processamento de Imagem Prof. MSc. André Yoshimi Kusumoto

2 Prof. André Y. Kusumoto Visão Humana Sistema complexo Conceitos Básicos e Terminologia O olho é o órgão sensorial captura a energia luminosa e a converte em sinais elétricos que são transmitidos para o cérebro para processamento e formação das imagens também realiza as funções ópticas (i.e. focalização e controle da intensidade luminosa) que resultam no ato de ver ou enxergar dos seres humanos 2

3 Visão Humana Prof. André Y. Kusumoto Corte com os principais elementos do olho humano (CONCI, AZEVEDO e LETA, 2008) 3

4 Prof. André Y. Kusumoto Visão Humana O olho é quase uma esfera composta pela : retina, que é o tecido nervoso que recebe os raios luminosos e os converte em sinais elétricos para o processamento visual coróide, que é responsável pela sua nutrição do olho e pela córnea córnea, que é formada por um tecido transparente que permite a passagem dos raios luminosos para a retina na formação da imagem. íris, que é uma membrana que regula a quantidade de luz que passa pelo seu orifício central, que é a pupila. A íris aumenta (i.e. dilatação) ou diminui (i.e. constrição) a área da pupila para controlar a intensidade de luz. Esse mecanismo de defesa foi sendo aperfeiçoado com a evolução do homem. Logo atrás da íris se encontra o cristalino, que atua como uma lente para focalização da imagem. Foco - processo chamado de acomodação 4

5 Visão Humana Prof. André Y. Kusumoto Variações de foco no globo ocular (CONCI, AZEVEDO e LETA, 2008) 5

6 Prof. André Y. Kusumoto Retina Visão Humana Localiza-se na porção posterior do globo ocular Através dos cones e bastonetes, a imagem é convertida em sinais nervosos que serão transmitidos para o cérebro pelo nervo óptico A imagem formada na retina é invertida e isso é uma característica congênita Representação gráfica do olho focalizando uma árvore (GONZALEZ e WOODS, 2010) 6

7 Visão Humana Prof. André Y. Kusumoto É possível calcular o tamanho da imagem projetada na retina (x), caso sejam conhecidas o tamanho (h) e a distância (d) do objeto focado e ainda a distância do centro do cristalino até a retina do globo ocular (D) h d = x D = x 17 x = 2,55 mm 7

8 Prof. André Y. Kusumoto Visão Humana Uma câmera fotográfica possui funcionalidades similares às do olho humano, no qual: a retina é o filme que registra a imagem; o cristalino é o conjunto de lentes (i.e. objetiva da câmera); a sua acomodação ou modificação, pode ser considerado o foco; e a íris é o diafragma que controla a quantidade de luz que entra no sistema óptico 8

9 Prof. André Y. Kusumoto Visão Humana No olho humano, a distância (D) entre a lente (i.e. cristalino) e o plano da imagem (i.e. retina) é fixa. Sendo assim, a focalização de uma imagem na retina é obtida variando a forma do cristalino (i.e. dilatação e constrição). Por outro lado, nas câmeras fotográficas, a focalização de uma imagem é obtida variando-se a distância entre a lente que é fixa e a imagem. 9

10 Percepção Visual Prof. André Y. Kusumoto Contraste simultâneo o brilho percebido de uma região não depende simplesmente de sua intensidade. 10

11 Percepção Visual Prof. André Y. Kusumoto Ilusão de ótica o olho preenche lacunas de informação ou percebe propriedades geométricas de objetos de maneira equivocada. 11

12 Percepção Visual Prof. André Y. Kusumoto Ilusão de ótica o olho preenche lacunas de informação ou percebe propriedades geométricas de objetos de maneira equivocada. 12

13 Percepção Visual Prof. André Y. Kusumoto Ilusão de ótica 13

14 Percepção Visual Prof. André Y. Kusumoto Ilusão de ótica 14

15 Percepção Visual Prof. André Y. Kusumoto Ilusão de ótica 15

16 Percepção Visual Prof. André Y. Kusumoto Ilusão de ótica 16

17 Percepção Visual Prof. André Y. Kusumoto Ilusão de ótica Fonte: https://www.youtube.com/watch?v=nlpgysbkfme 17

18 Prof. André Y. Kusumoto Aquisição de Imagens Nos dias atuais, o meio mais comum de captura de uma imagem é por meio das câmeras digitais. Aplicações de vigilância utilizam câmeras de vídeo para monitoramento de áreas Aplicações de controle de navegação autônoma para Veículos Aéreos Não Tripulados (VANT) Análise de imagens para diagnóstico médico Identificação de placas de automóveis para verificação de tributos pendentes ou infrações no trânsito 18

19 Prof. André Y. Kusumoto Aquisição de Imagens Compreensão básica das aplicações do processamento de imagens é categorizar as imagens de acordo com sua fonte Isso depende do espectro eletromagnético de energia. 19

20 Prof. André Y. Kusumoto Aquisição de Imagens Raios Gama medicina nuclear. Injeção de um isótopo radioativo (ou radioisótopo) no paciente, que emite raios gama à medida que se desintegra Raios X diagnóstico médico radiografia Ultravioleta microscopia de fluorescência. A fluorescência ocorre quando uma luz ultravioleta é direcionada no mineral fluorita. A luz ultravioleta em si não é visível, mas emite uma luz quando ocorre a fluorescência Rádio medicina (ressonância magnética) 20

21 Aquisição de Imagens Prof. André Y. Kusumoto Visível e Infravermelha sensoriamento remoto, que normalmente inclui várias bandas nas regiões visual e infravermelha. 21

22 Aquisição de Imagens Prof. André Y. Kusumoto Microondas radar. A característica singular é sua capacidade de coletar dados em praticamente qualquer região a qualquer momento, independente do clima ou das condições de iluminação do ambiente. 22

23 Prof. André Y. Kusumoto Aquisição de Imagens Câmera ou filmadora, realizam a mesma operação fundamental, que é a captura de um quadro, que representa a imagem. Principal diferença - a filmadora é capaz de registrar uma sequência de imagens, que são amostradas com frequência constante que resulta na sensação de movimento. Inicialmente, a taxa de amostragem de um vídeo era de 24 qps. Atualmente, a taxa é de 30 qps. Vídeo em alta velocidade - taxa de 200 qps ou mais 23

24 Prof. André Y. Kusumoto Aquisição de Imagens Atualmente, são usadas duas tecnologias para a fabricação de sensores de imagens para câmeras de vídeo digitais, que são: CCD (Charge Coupled Device)- que é uma matriz de células fotossensíveis onde cada célula gera uma carga elétrica proporcional à intensidade luminosa projetada em sua superfície. O CCD, geralmente realiza a captura da imagem de forma global (i.e. Global Shutter) Fonte: WILLIS e LANGER,

25 Prof. André Y. Kusumoto Aquisição de Imagens Atualmente, são usadas duas tecnologias para a fabricação de sensores de imagens para câmeras de vídeo digitais, que são: CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) Consme menos energia. A amostragem é feita linha a linha (i.e. Rolling Shutter), o que pode resultar em distorções. Fonte: WILLIS e LANGER,

26 Prof. André Y. Kusumoto Referências Referências GONZALEZ, R. C.; WOODS, R. E. Processamento digital de imagens. 3. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, CONCI, A.; AZEVEDO, E.; LETA, F. R. Computação Gráfica. Rio de Janeiro, Editora Campus, v p. KUSUMOTO, A. Y. Identificação de alvos em ensaios de separação de carga utilizando visão computacional f. Dissertação (Mestrado em Ciências e Tecnologias Espaciais) - Instituto Tecnológico de Aeronáutica, São José dos Campos. WILLIS, S.; LANGER, B. A dual compression ethernet camera solution for airborne applications. In: ANNUAL INTERNATIONAL TELEMETERING CONFERENCE, 34., 2014, San Diego. Proceedings Wunstorf: AMA Service GmbH, p

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