Aquisição de Imagens

Aquisição de Imagens

Etapas típicas envolvidas no processamento de imagens. Aquisição da imagem Pré-processamento Segmentação Reconhecimento dos objetos e regiões

Princípios da Visão Humana Referência: capítulo 2 do livro do Gonzalez

O olho humano o dispositivo de entrada da informação visual

www.molecularexpressions.com/.../vision.html

A córnea é um tecido transparente e resistente A pupila A que controla parte reveste frontal quantidade da a irís superfície de possui luz que coloração entra no ao interior anterior do olho do olho. passo variando que o a parte seu diâmetro de trás é escura de 2 a 8 mm de diâmetro http://www.accessexcellence.org/ae/aec/cc/images/vision_fig1.gif

A lente, chamada de cristalino, é responsável por focalizar os objetos modificando Na aretina sua curvatura estão os ereceptores espessura. luminosos do olho. Além disto, as proteínas presentes na sua composição filtram luzes infravermelho e ultravioletas que poderiam danificar o olho. http://www.accessexcellence.org/ae/aec/cc/images/vision_fig1.gif

A retina possui dois tipos de receptores: os cones e os bastonetes. Em um olho existem entre 6 e 7 milhões de cones que são altamente sensíveis a cores e entre 75 e 150 milhões de bastonetes que são responsáveis pela visão geral sendo analisada.

http://www.evl.uic.edu/aej/488/diagrams/rods_and_cones.jpg

Como a fóvea é a região que contém maior número de cones, responsáveis pelo discernimento de pequenos detalhes, os músculos conectados ao olho, o movimentam de forma que a imagem seja formada sobre ela. De fato, os olhos estão em constante movimento, mesmo quando se está fixando em uma cena. Acredita-se que estes pequenos movimentos aleatórios são responsáveis por não visualizarmos as veias presentes no olho.

Os bastonetes não participam da visão colorida e são bastante sensíveis a baixos níveis de iluminação. Objetos que durante o dia são coloridos, a noite se parecem descoloridos ( a noite todos os gatos são pardos ), pois somente os bastonetes são sensibilizados.

Experiências psicofísicas indicam que existem três tipos diferentes de pigmentos presentes nos cones (Sekuler, R. e Blake, R. Perception. 3ed McGraw Hill, 1990).

Embora cor tenha uma descrição simples em termos de comprimento de ondas, a percepção da cor por um ser humano é bastante complexo, envolvendo fenômenos psicofísicos e ainda não completamente entendido. O número de nomes de cores varia com a cultura (Sekuler, R. e Blake, R. Perception. 3ed McGraw Hill, 1990). O próprio questionamento de se o que uma pessoa chama de verde causa a mesma sensação em outra pessoa, é difícil de ser respondido.

Efeito da vizinhança

A adaptação a variação de intensidade luminosa (brilho) O olho humano pode se adaptar a um espectro de variação de intensidade da 10 ordem 10, no entanto, não pode operar em toda a escala simultaneamente. Um efeito conhecido desta característica é entrarmos em um ambiente escuro, vindo de uma ambiente claro ou vice-versa. O olho demora um tempo para se adaptar.

Aparelhos de aquisição de imagens

Os dispositivos devem: por meio de algum processo físico, serem sensíveis a uma banda do espectro eletromagnético, gerando um sinal elétrico proporcional ao nível de energia recebida converter a saída elétrica para a forma digital.

Espectro Visível

Câmeras digitais

CCD (charged-coupled device)

conceitos muito básicos da fotografia abertura de diafragma tempo de exposição ISO White color balance

Abertura de diafragma Quanto maior for a abertura da lente, mais luz alcançará o sensor. Cada ponto de abertura na lente, é chamado de F/Stop, e é representado por números, como por exemplo f/1, f/1.4 e assim por diante. Quanto menor o número, maior será a abertura do diafragma, e quanto maior o número, menor será a abertura, sendo F1 a abertura máxima da lente, e F22, a abertura mínima.

Tempo de exposição Determina a quantidade adequada de luz. Medese o tempo em segundo por frações de segundos, que indica quanto tempo o obturador irá ficar aberto para receber a luz que está sendo emitida por determinada cena, logo, quanto mais tempo o obturador ficar aberto, mais luz, ou seja, mais informação o sensor irá receber. A velocidade de abertura e tempo de exposição varia de camera para camera, podendo ir de 30 a 1/2000

ISO O valor do ISO normalmente varia de 200 a 1600 e está associado a sensibilidade do sensor a luz. Quanto menor o número, mais luz será necessário, acarretando em uma baixa velocidade do obturador. Isso significa que baixos ISOs, como 100 ou 200, são mais frequentemente utilizados em situações brilhantes (como a luz solar) ou quando a câmara estiver montada em um tripé. Se não houver muita luz disponível, ou a velocidade deve ser maior, deve-se aumentar o ISO.

ISO Em câmeras digitais, aumentando o ISO significa uma diminuição em qualidade, com aumento no nível de ruído. De uma forma geral deseja-se manter o ISO em valores baixos para imagens de alta qualidade (baixo nível de ruído).

White Color Balance

Aquisições em outros comprimentos de onda

Infravermelho

Infravermelho

Raios-X Técnicas baseadas nos raios-x na faixa de 10-10 a 10-12 m de comprimento de onda, sendo que para a obtenção da imagem aproveita-se o fato que diferentes materiais possuem diferentes coeficientes de absorção. N i = N o e µ( x, y) ds

Raios-X simples barato requer cuidados devido a radiação

Tomografia Computadorizada posição 1 posição 2 posição 3 fonte objeto detector

Tomografia Computadorizada

Tomógrafos

Medicina Nuclear Nesta modalidade são ingeridos, ou aplicados por meio de injeções intravenosas, isótopos radioativos que se concentram em regiões específicas do corpo e possuem como produtos de decaimento raios-gama que são detectados por equipamentos específicos, produzindo uma imagem da região de interesse.

Ultra-sonografia Exame baseado na reflexão, por interfaces de tecidos, de ondas sonoras entre 1 a 15 MHz.

Ressonância Magnética Nuclear Mapeia a densidade de prótons em uma região pela aplicação de campos magnéticos e ondas de rádio freqüência.

Qualidade da Aquisição da Imagem

Amostragem

(a) (b) (c) (d) Imagem de uma porção do duodeno obtida em um exame de endoscopia com: (a) 600 dpi (dots per inch), (b) 150 dpi, (c) 50 dpi e (d) 25 dpi.

Quantização

(a) (b) (c) (d) Imagem de uma porção do duodeno obtida em um exame de endoscopia com: (a) 8 bits por pixel (256 tons de cinza), (b) 7 bits por pixel (128 tons de cinza), (c) 4 bits por pixel (16 tons de cinza) e (d) 1 bit por pixel (2 tons de cinza).

Contraste Dada uma imagem, o contraste é definido como sendo a diferença do valor médio de um parâmetro representativo de uma região de interesse, como, por exemplo, a média dos tons de cinza da região, e o valor médio do parâmetro representativo do fundo. O fundo representa todos os pixels da imagem que não fazem parte da região de interesse.

Resolução Intervalo de amostragem (em mm ou µm); A largura da imagem obtida pelo sistema ao se adquirir a imagem de um ponto (em mm); O tamanho da seção transversal do laser usado para se obter a imagem pela digitalização de um filme original ou o tamanho de um detector de estado sólido usado para se obter a imagem digital (em µm); O menor objeto visível ou a separação entre objetos em uma imagem (em mm ou µm); A grade mais fina que permanece visível em uma imagem (em lp/mm).

Histograma Um histograma é um gráfico de barras que apresenta a distribuição de tons de cinza de uma imagem. Em imagens de 8 bits, os tons de cinza são distribuídos no intervalo de 0 a 255.

Distribuições estreitas do histograma, ou seja, com valores significativos concentrados em um pequeno subintervalo do conjunto de valores possíveis, são característicos de imagens com pouco contraste, o que acarreta maior dificuldade na análise.