Fundamentos de Imagens Digitais. Aquisição e Digitalização de Imagens. Aquisição e Digitalização de Imagens. Aquisição e Digitalização de Imagens

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1 Fundamentos de Imagens Digitais Aquisição e Serão apresentadas as principais características de uma imagem digital: imagem do ponto de vista matemático processo de aquisição e digitalização de uma imagem propriedades de uma imagem digital operações lógicas e aritméticas sobre imagens digitais conceito de convolução com máscaras transformações geométricas sobre imagens 1 Imagem monocromática descrita matematicamente por uma função da intensidade luminosa f (x,y). Valor de f (x,y), em qualquer ponto de coordenadas espaciais f(x,y) (x,y) proporcional ao brilho (nível de cinza) da imagem naquele ponto. 2 Aquisição e Intensidade de uma imagem monocromática f nas coordenadas (x,y) denominada nível de cinza (tom de cinza) da imagem naquele ponto. L min L L max onde L min e L max são valores positivos e finitos [L min,l max ] escala de cinza da imagem 3 Aquisição e Mais comum [0,ω) L = 0 pixel preto L = ω-1 pixel branco ω potência inteira positiva de 2 No caso de uma imagem com informações em bandas distintas de freqüência é necessário uma função f (x,y) para cada banda imagens coloridas padrão RGB. 4

2 Aquisição e Aquisição e Técnicas de PDI apresentadas durante o curso trabalham fundamentalmente com imagens monocromáticas, bidimensionais e estáticas. Aplicação das técnicas de PDI representação adequada matriz de números inteiros não-negativos cujos valores correspondem ao brilho médio. A conversão de uma cena real em uma imagem digitalizada requer: aquisição da imagem digitalização da imagem Corresponde à primeira etapa de um sistema de reconhecimento de padrões. 5 6 Aquisição Aquisição de uma imagem processo de conversão de uma cena real tridimensional em uma imagem analógica transdução optoeletrônica. Primeiro passo na conversão redução de dimensionalidade. Existem vários tipos de dispositivos para aquisição de imagens (câmeras, scanners). 7 Aquisição Dispositivo comum para aquisição de imagens câmera CCD (Charge Coupled Device) matriz de células semicondutoras fotossensíveis, que atuam como capacitores, armazenando carga elétrica proporcional à energia luminosa incidente. 8

3 Sinal analógico de vídeo discretização espacial e em amplitude. Processo de discretização espacial amostragem. Processo de discretização em amplitude quantização. Amostragem converte a imagem analógica em uma matriz M x N pontos. 9 f(x,y) = f(0,0) f(0,1) f(0,n-1) f(1,0) f(1,1) f(1,n-1) f(m-1,0) f(m-1,1) f(m-1,n-1) Maiores valores de M e N imagem de maior resolução espacial. 10 Quantização pixels assumem um valor inteiro (0 a 2 n 1). Maior valor de n maior o número de níveis de cinza na imagem digitalizada. conversão analógico-digital na qual: n de amostras do sinal contínuo, por unidade de tempo taxa de amostragem. n de bits do conversor A/D n de n.c. 11 Especificação do processo de digitalização decisão dos valores de M, N e n adequados ponto de vista de qualidade da imagem e da quantidade de bytes para armazená-la. Armazenar uma imagem NxN pixels com 2 n tons de cinza N*N*n/8. A tabela a seguir fornece uma idéia estimativa do n de bytes necessários para armazenar uma imagem NxN com 2 n n.c. 12

4 Do ponto de vista qualitativo quantos pontos e níveis de cinza serão necessários para que a versão digitalizada de uma imagem apresente qualidade comparável à imagem original? 13 Evidente quanto maiores os valores de M, N e n, melhor a imagem digital resultante. Porém elevados valores de M, N e n maiores custos de digitalização e armazenamento. qualidade de imagem conceito altamente subjetivo depende fortemente dos requisitos da aplicação dada. 14 Efeitos da Efeito da resolução espacial na qualidade da imagem. Efeitos da Efeito do número de níveis de cinza na qualidade de uma imagem 442x299. Imagem 256x256 pixels com 256 tons de cinza. Mantém-se constante o n e altera-se o N N = 128 N = 256 N = 64 N = n = 8 Imagem original n = 3 Surgimento de imperfeição na imagem falso contorno 16

5 Efeitos da n = 2 n = 1 Estes efeitos podem ser provocados usando uma técnica de modificação de histograma. 17 Para obter uma imagem digital de qualidade semelhante à de uma imagem de televisão P&B necessários 512x512 pixels e 128 níveis de cinza. 64 níveis de cinza considerados suficientes para o olho humano. Maioria dos sistemas de visão artificial utiliza imagens com 256 níveis de cinza. 18