Processamento de Imagem Prof. MSc. André Yoshimi Kusumoto andrekusumoto.unip@gmail.com
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
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
Deformações Prof. André Y. Kusumoto andrekusumoto.unip@gmail.com 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 4.18 - Deformação simples de uma região triangular com pontos de vértice não-colineares. Triângulo inicial (a) e final (b) (b) 4
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
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
Deformações Prof. André Y. Kusumoto andrekusumoto.unip@gmail.com 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
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
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
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
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
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 4.23 - Transformação de pixels origem em destino. 12
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 4.24 - Efeitos decorrentes de alterações em uma única linha de controle. Figura 4.25 - Efeito de duas linhas de controle. 13
Referências Referências GONZALEZ, R. C.; WOODS, R. E. Processamento digital de imagens. 3. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2010. CONCI, A.; AZEVEDO, E.; LETA, F. R. Computação Gráfica. Rio de Janeiro, Editora Campus, 2008. v. 2. 432 p. KUSUMOTO, A. Y. Identificação de alvos em ensaios de separação de carga utilizando visão computacional. 2015. 107f. Dissertação (Mestrado em Ciências e Tecnologias Espaciais) - Instituto Tecnológico de Aeronáutica, São José dos Campos. 14