Processamento de Imagem. Prof. MSc. André Yoshimi Kusumoto

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1 Processamento de Imagem Prof. MSc. André Yoshimi Kusumoto

2 Deformações e Morphing São técnicas de processamento de imagens Deformação de imagem Mudança de posição dos vértices de um retângulo que a contém; ou Distorcer várias partes da mesma imagem de maneiras diferentes. Considerar que a imagem não está apenas contida em um retângulo envolvente, mas seus objetos e regiões encontram-se envolvidos por outros segmentos de reta com seus respectivos vértices. 2

3 Deformações e Morphing São técnicas de processamento de imagens Morphing Mudança de forma, metamorfose. Considera o processo de deformação aliado à decomposição de suas cores. Processo complexo, pois devem ser definidas correspondências entre as imagens inicial e final através de suas formas. Objetos semelhantes topologicamente. Aplicação: efeitos especiais cinema e televisão, evolução das formas de organismos vivos, análise de crescimento e desenvolvimento, assistência a cirurgia plástica, progressão no tempo de fotografias de pessoas desaparecidas ou de suspeitos de polícia. 3

4 Deformações Prof. André Y. Kusumoto Considere a descrição de uma deformação simples de uma região triangular do plano, cujos vértices são três pontos não colineares v 1, v 2 e v 3, chamado triângulo inicial (Fig. 4.18a). (a) Figura Deformação simples de uma região triangular com pontos de vértice não-colineares. Triângulo inicial (a) e final (b) (b) 4

5 Deformações Pode-se repartir uma imagem em várias regiões triangulares e deformar cada região de uma maneira diferente: Suponha uma imagem contida em alguma região retangular do plano. Escolhem-se n pontos v 1,v 2,...v n dentro do retângulo (pontos de vértice da triangulação ou malha triangular da imagem). Figura 4.20 Fazendo Triangulações 5

6 Deformações Uma vez escolhidos os pontos de vértice, traçam-se retas entre os pontos de tal modo que as seguintes condições sejam satisfeitas: 1. As retas formam os lados de uma coleção de triângulos; 2. As retas da triangularização não se cruzam; 3. Cada ponto de vértice (v 1,v 2,...v n ) representa o vértice de pelo menos um triângulo; 4. A partir da união dos triângulos tem-se o retângulo da imagem inicial; 5. A coleção de triângulos é tal que não restam vértices para conectar. Figura 4.20 As triangulações não são necessariamente únicas (b e c) 6

7 Deformações Prof. André Y. Kusumoto O número de triângulos (m) de qualquer triangulação, considerando n pontos de vértices, pode ser obtido por: m = 2n 2 k onde k é o número de pontos de vértice que estão na fronteira do retângulo. (a) (b) (c) Figura 4.21 Deformações por movimento de pontos dos vértices permitida (b) e não permitida (c) 7

8 Deformações A deformação é especificada pelo movimento dos n pontos v 1,v 2,...v n de vértice para novas posições w 1,w 2,...w n. No entranto, impõem-se quatro restrições aos movimentos dos pontos de vértice: 1. Os quatro pontos de vértice do retângulo devem permanecer fixos; 2. Todos os pontos de vértice situados nos lados dos retângulos devem permanecer fixos ou, então, mover-se para outro ponto do mesmo lado; 3. Todos os demais pontos devem permanecer no interior do retângulo; e 4. Os triângulos determinados pela triangulação não podem ficar sobrepostos. (a) (b) (c) Figura 4.21 Deformações por movimento de pontos dos vértices permitida (b) e não permitida (c) 8

9 Deformações Dependentes do Tempo É um conjunto de deformações geradas quando os pontos de vértice da imagem inicial são movidos continuamente ao longo do tempo até posições finais especificadas. u i (t) = (1 t )v i + t w i Ex. t=0 e t=1 u i (0) = v i (inicial) u i (1) = w i (final) Figura 4.22 Triangulação dependente do tempo de uma região 9

10 Morphing Primeiro efeito especial em cinema: metamorfose casual. Georges Méliès (1869) após consertar uma câmera enguiçada, retomou as filmagens. Ao ver o resultado, uma charrete se transformara em carro fúnebre Cientistas da Nasa (1960) foram os primeiros a utilizar processos de metamorfose e distorção. Utilizaram imagens da Terra com distorções resultantes de ângulos das tomadas ou das lentes. Morphing: Tom Brigham (1980) desenvolveu algoritmos de metamorfose. Seu trabalho foi reconhecido pela Industrial Light and Magic (George Lucas). Resultado pode ser apreciado no filme Willow (1988). 10

11 Morphing O termo morph tem como origem a palavra grega morhos que significa forma, sendo a ciência que estuda as formas chamada de Morfologia. Morphing é uma redução da palavra metamorfose. Mudança de forma, ou seja, um processo de transição de um objeto (ou imagem) em outro. O morphing envolve simultaneamente dois tipos de transformação: de deformação (warping); de tons (cross-dissolve ou decomposição cruzada). 11

12 Morphing Na decomposição cruzada, as cores são interpoladas entre seu valor na primeira imagem para o correspondente na segunda. As cores são combinadas, gerando cores a serem representadas em imagens intermediárias. Considerando o sistema RGB, pode-se computar a médias das cores primárias que compõe as duas imagens. novo_ red ( r_ origem r_ destino ) / 2 novo_ green ( g_ origem g_ destino ) / 2 novo_ blue ( b_ origem b_ destino ) / 2 Ori g e m D e s ti n o In te rm e d i á ri a Figura Transformação de pixels origem em destino. 12

13 Morphing A questão é definir qual pixel na imagem de origem deve ser associado a cada pixel na imagem destino. Ao invés de triangulações, podem ser utilizados segmentos (vetores) de controle para controlar a distorção. Figura Efeitos decorrentes de alterações em uma única linha de controle. Figura Efeito de duas linhas de controle. 13

14 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. 14