Processamento Digital de Imagens Fundamentação Teórica Elloá Barreto Guedes elloa...

Processamento Digital de ImagensFundamentação Teórica

Elloá Barreto Guedeshttp://dsc.ufcg.edu.br/~elloa

elloaguedes@gmail.com

Odilon Franciscohttp://dsc.ufcg.edu.br/~odilonodilonflj@gmail.com

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Introdução

O Processamento Digital de Imagens tem início com a captura da imagens, que corresponde à iluminação refletida na superfície dos objetos, adquirida através de um sistema de aquisição (câmera, scanner, etc.).

O nascimento do conceito de PDI pode ser traduzido na viabilidade das máquinas e nas primeiras aplicações que promoveram melhorias e alterações em imagens

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Introdução

No nosso escopo, podemos definir uma imagem como uma função bidimensional f(x; y), onde x e y são pontos no plano, e a amplitude de f como um par de coordenadas (x; y) denominada intensidade do nível de cinza no determinado ponto da imagem.

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Introdução

É comum levar em consideração apenas os resultados do PDI que possuem algum significado para a percepção humana;

Segunda maior aplicação: resolver problemas ligados à percepção de máquina;

Não existe um consenso sobre onde o processamento digital de imagens pára e outras áreas.

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Sistema Típico para o Processamento Digital de Imagens

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Conceitos Fundamentais

Pixel Palavra formada da aglutinação das palavras

inglesas “Picture” e “Element”; Denota o menor elemento em um dispositivo

de exibição ao qual é possível atribuir uma cor

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Conceitos Fundamentais

Resolução É a habilidade de distinguir pequenos detalhes

espaciais Indica quantos pontos ou pixels por polegada

existem na imagem

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Conceitos Fundamentais

Dimensão da Imagem São as medidas verticais e horizontais de uma

imagem expressas em termos de pixel; Pode ser determinadas pela multiplicação da

largura e altura pela quantidade de pontos por polegada (dpi)

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Conceitos Fundamentais

Profundidade de Bits É determinada pelo número de bits utilizados

para definir cada pixel; Quanto maior a profundidade de bits, maior

será o número de tons representados, em escala de cinza ou cor.

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Conceitos Fundamentais

Dynamic Range É o intervalo de diferenças de tons entre a luz

mais clara e mais escura em uma imagem; Quanto mais alto é o intervalo dinâmico, maior

é o potencial de sombras que podem ser representados

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Conceitos Fundamentais

Compressão É utilizada para reduzir o tamanho da imagem

a ser armazenada; Todas as técnicas de compressão de imagens

abreviam uma string de código binário da imagem original.

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PDI no Domínio do Espaço

Refere-se ao conjunto de técnicas mais conhecidas para a manipulação de imagens

O termo “espacial” se refere à própria imagem plana, ou seja, possui relação com a localização direta dos pixels.

Es técnicas de processamento digital de imagens no domínio do espaço condizem com a manipulação direta de um pixel ou de sua vizinhança

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PDI no Domínio do Espaço

As técnicas do domínio do espaço são denotadas pela expressão:

g(x; y) = T[f(x; y)]

onde f(x; y) é a imagem de entrada, g(x; y) é a imagem resultante, oriunda de um processo, e T é um operador sobre f, definido, por exemplo, sobre uma determinada vizinhança do ponto (x; y).

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Operações Radiométricas

São técnicas que modificam a distribuição dos níveis de cinza de uma imagem preservando os contornos.

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Operações Radiométricas

Tem basicamente duas aplicações para transformações radiométricas: Realce de Contraste - Procura enfatizar alguma

característica de interesse da imagem. Restauração - Visa corrigir alguma distorção

sofrida pela imagem. Quando uma imagem sofreu uma

distorção que diminui seu contraste, uma transformação que realce as bordas dos objetos das imagens pode, de fato, a restaurar.

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Operações Radiométricas

Pontuais Lógicas(NOT, AND, OR, XOR) Aritméticas (+, -, *, /) Histogrâmicas

Expansão/Compressão Equalização

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Operações Lógicas

=

not

~a

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Operações Lógicas

and

=

a & b

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Operações Lógicas

or

=

a | b

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Operações Lógicas

nand

=

~(a & b)

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Operações Lógicas

nor

=

~(a | b)

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Operações Lógicas

xor

=

a^b

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Filtragem Espacial

O primeiro passo efetivo do processamento digital de imagens é comumente conhecido como pré-processamento;

Normalmente, esta etapa envolve a filtragem de ruídos e distorções geométricas introduzidos pelos sensores de captura das imagens. consistindo da forma mais básica do tratamento de imagens.

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Filtragem Espacial

Alguns operadores de vizinhança trabalham com valores de pixels da imagem da vizinhança e os valores correspondentes de uma sub-imagem que possui as mesmas dimensões desta vizinhança;

O processo de filtragem consiste na movimentação do filtro da máscara ponto a ponto na imagem.

Para cada (x; y), o resultado do filtro é calculado utilizando uma relação pré-definida

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Filtragem Espacial

Filtro da Média de ordem n: Produz como valor do pixel processado a média aritmética dos valores dos pixels (i; j) de uma vizinhança contendo n pixels

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Filtragem Espacial

Filtro da Mediana de ordem n: produz como valor do pixel de saída a mediana dos valores dos pixels da imagem de entrada em uma vizinhança de (i; j) contendo n pixels

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Filtragem Espacial

Filtro da Moda de ordem n: Produz como valor do pixel de saída a moda dos valores dos pixels da imagem de entrada em uma vizinhança de (i; j) contendo n pixels.

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Filtragem Espacial

Operador de Roberts: Executa o gradiente cruzado, ou seja, o cálculo das diferenças dos níveis de cinza é executado em uma direção rotacionada de 45º

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Filtragem Espacial

Operador de Prewitt: Suaviza a imagem, atenuando o ruído.

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Filtragem Espacial

Operador de Sobel: Difere do operador de Prewitt apenas no tocante aos pesos conferidos aos vizinhos mais próximos não nulos do pixel central.

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Dúvidas?!

Obrigada (=