Introdução ao Processamento de Imagens

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Heloísa Ribas Vidal
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1 IFSul Eng. Elétrica Processamento de Imagens Digitais Introdução ao Processamento de Imagens Material de apoio organizado por: Glaucius Décio Duarte Atualizado em 18 jul. 2017

2 Conceitos Processamento digital de imagens é qualquer forma de processamento de dados no qual a entrada e saída são imagens tais como fotografias ou quadros de vídeo. O objetivo de se usar processamento digital de imagens é melhorar o aspecto visual de certas feições estruturais para o analista humano e fornecer outros subsídios para a sua interpretação, inclusive gerando produtos que possam ser posteriormente submetidos a outros processamentos.

3 Formas possíveis de manipulação Retificação e restauração de imagens: operações realizadas para minimizar as distorções e degradações dos dados de uma imagem, com a finalidade de criar uma representação mais fiel da cena. Realçamento de imagens: procedimentos aplicados aos dados de uma imagem com o objetivo de melhorar efetivamente a visualização da cena, para subseqüente interpretação visual.

4 Formas possíveis de manipulação Classificação de imagens: estas operações têm a finalidade de substituir a análise visual dos dados por técnicas quantitativas de análise automática, visando a identificação das regiões presentes na cena. Combinação de dados (data merging): procedimentos utilizados para combinar os dados de uma imagem, referente a uma certa área geográfica, com outros conjuntos de dados referenciados geograficamente, para a mesma área.

5 Aplicações Análise de recursos Naturais: Geologia - estudo da composição e estrutura da superfície, detecção de minerais, óleo e outros recursos naturais. Agricultura - previsão de safras e determinação do tipo de plantação nas áreas de agricultura. Florestal - determinação do tipo de cobertura florestal. Cartografia - mapeamento da superfície terrestre.

6 Aplicações Análise ambiental: Monitoramento da poluição. Planejamento urbano. Meteorologia: Previsão do tempo - Análise de clima e temperatura. Biomédica - Contagem automática de células.

7 Representação de uma imagem O termo imagem monocromática, ou simplesmente imagem, refere-se à função bidimensional de intensidade da luz f(x, y), onde x e y denotam as coordenadas espaciais e o valor f em qualquer ponto (x, y) é proporcional ao brilho (ou níveis de cinza) da imagem naquele ponto. Utiliza-se, como convenção, atribuir proporcionalmente valores mais altos para áreas de maior brilho.

8 Representação de uma imagem

9 Representação de uma imagem Uma imagem digital é uma imagem f(x, y) discretizada tanto em coordenadas espaciais quanto em brilho. Uma imagem digital pode ser considerada como sendo uma matriz cujos índices de linhas e de colunas identificam um ponto na imagem. O correspondente valor do elemento da matriz identifica o nível de cinza naquele ponto. Os elementos dessa matriz digital são chamados de elementos da imagem (pixels). Quanto mais pixels uma imagem tiver melhor é a sua resolução e qualidade.

10 Passos fundamentais do processamento de imagens

11 Passos fundamentais do processamento de imagens O primeiro passo no processo é a aquisição da imagem isto é, adquirir uma imagem digital. Para fazer isso, pode ser utilizado um sensor para imageamento. O sensor poder ser uma câmera de TV monocromática ou colorida, ou também, uma câmera de varredura por linha que produza uma única linha de imagem por vez. Se a saída da câmera ou outro sensor de imageamento não se encontrar na forma digital, um conversor analógico-digital pode realizar a digitalização.

12 Passos fundamentais do processamento de imagens O passo seguinte consiste no préprocessamento, isto é, deve-se melhorar a imagem de forma a aumentar as chances de sucesso dos processos seguintes. O pré-processamento, tipicamente, envolve técnicas para o realce de contrastes, remoção de ruídos e isolamento de regiões cuja textura indique a probabilidade de informação alfanumérica.

13 Passos fundamentais do processamento de imagens O próximo estágio consiste na segmentação, que divide uma imagem de entrada em partes ou objetos constituintes. Em geral, a segmentação automática é uma das tarefas mais difíceis no processamento de imagens digitais. Um procedimento de segmentação robusto favorece substancialmente a solução bem sucedida de um problema de imageamento. Por outro lado, algoritmos de segmentação fracos ou erráticos quase sempre asseveram falha no processamento.

14 Passos fundamentais do processamento de imagens A saída do estágio de segmentação é constituída, tipicamente, por dados em forma de pixels, correspondendo tanto à fronteira de uma região como a todos os pontos dentro da mesma. Em ambos os casos é necessário converter os dados para uma forma adequada ao processamento computacional. A primeira decisão que precisa ser feita é se os dados devem ser representados como fronteiras ou como regiões completas.

15 Passos fundamentais do processamento de imagens A representação por fronteira é adequada quando o interesse se concentra nas características da forma externa, tais como cantos ou pontos de inflexão. A representação por região é adequada quando o interesse se concentra em propriedades internas, tais como textura ou a forma do esqueleto. Em algumas aplicações, entretanto, essas representações coexistem.

16 Passos fundamentais do processamento de imagens A escolha de uma representação é apenas parte da solução para transformar os dados iniciais numa forma adequada para o subsequente processamento computacional. Um método para descrever os dados também deve ser especificado, de forma que as características de interesse sejam enfatizadas. O processo de descrição procura extrair características que resultem em alguma informação quantitativa de interesse ou que sejam básicas para discriminação entre classes de objetos.

17 Passos fundamentais do processamento de imagens O último estágio envolve reconhecimento e interpretação. Reconhecimento é o processo que atribui um rótulo a um objeto, baseado na informação fornecida pelo seu descritor. A interpretação envolve a atribuição de significado a um conjunto de objetos reconhecidos. A interpretação procura atribuir significado a um conjunto de entidades rotuladas.

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