Mestrado Acadêmico em Computação AplicadaSEMINÁRIO SOBRE PROCESSAMENTO DE IMAGENS

Prof. PhD Marcelo da Silva HounsellDisciplina: Fundamentos de Computação Gráfica

Aluno: Eng. Juliano Tiago Rinaldi

Agenda• Representação da Imagem Digital

• O Processo de Digitalização de uma Imagem

• Amostragem; Resolução Espacial; Quantização

• Histograma; Equalização de Histograma

• Representação Matricial de uma Imagem Colorida

• Vizinhança de um pixel

• Brilho; Contraste; Negativo

• Limiarização

• Filtros; Filtragem Discreta – Convolução; Filtro passa baixa; Filtro passa alta

• Segmentação

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Representação da Imagem Digital

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Uma imagem monocromática é uma função bidimensional da intensidade da luz f(x,y), onde x e y denotam as coordenadas espaciais (largura e altura) e o valor f em qualquer ponto (x, y) é proporcional ao brilho (ou nível de cinza) da imagem naquele ponto

intensidade da luz pode ser modelada como: f(x,y)=i(x,y).r(x,y)

i –iluminação do ambiente: 0 < i(x,y) < ∞r –reflectânciados objetos: 0 ≤r(x,y) ≤1

[THOMÉ, G. Antonio]

Representação da Imagem Digital

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A representação em contexto digital requer a adoção de escalas, tanto para as coordenadas x e y da imagem, como para a intensidade da luz

Escalas de x e y geralmente são diferentes

[THOMÉ, G. Antonio]

Quantização de uma Função

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Partições do eixo x (amostragens)

A imagem capturada deve ser convertida em valores numéricos para poder ser analisada via computador, ou seja, é realizada a discretização (transformação de um espaço contínuo em um espaço discreto).

O processo de quantização consiste em dividir aproximar o valor da função para o nível de escala mais próximo

[THOMÉ, G. Antonio]

O Processo de Digitalização de uma Imagem

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Consiste das etapas de:Amostragem / espaçamentos horizontal e vertical –matriz de pixelsQuantização / níveis de representação da intensidade da luz Codificação / representação binária da matriz de pixels

[THOMÉ, G. Antonio]

Amostragem

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• Amostrar é realizar a medição (normalmente uniforme) dos níveis de cinza ao longo de uma imagem

• A amostragem terá como resultado uma matriz M x N de amostras da imagem, onde cada elemento é chamado de pixel.

• A dimensão de um pixel ao longo do eixo x, ou do eixo y, está relacionada com o espaço físico entre as amostras.

[THOMÉ, G. Antonio]

Resolução Espacial• A resolução espacial é determinada pelo número de pixels por área da imagem, ou seja,

pela dimensão do pixel na imagem

• Quanto mais pixels uma imagem tiver (ou quanto menor o tamanho do pixel), maior é a sua resolução e melhor a sua qualidade .

• A resolução espacial de uma imagem influi na qualidade da percepção que se tem da mesma.

• As figuras abaixo apresentam a imagem da Lena em diversas resoluções:

8

512x512 256x256 128x128 64x64

[THOMÉ, G. Antonio]

Quantização• É a representação do valor medido de um pixel aproximado por um

inteiro

9[THOMÉ, G. Antonio]

Histograma• Ocorrência de determinado nível de cinza (valor da intensidade), ou

a frequência deste valor na imagem.

• Exemplo: para 10 níveis de cinza:

10ARAKAKI, Julio

Equalização de Histograma

11ARAKAKI, Julio

Representação Matricial de uma Imagem Colorida

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RGB

Representação Matricial de uma Imagem Colorida• Uma imagem colorida também pode

ser armazenada usando uma imagem monocromática e um mapa de cores.

• Neste caso, o valor de cinza de cada pixel na imagem é um índice para uma célula do mapa de cores

• A célula do mapa de cores contém o valor das componentes R, G e B referentes à cor do pixel

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Vizinhança de um pixel• Vizinhança – 4 [N4(p)]

• Em uma imagem digital 2D, um pixel p(x,y) tem quatro vizinhos que compartilham uma aresta com p(x,y): p(x+1,y),p(x-1,y),p(x,y+1) e p(x,y-1)

• Ou seja, é o conjunto de pixels ao redor de P, sem considerar as diagonais

• Vizinhança –D [ND(p)]• São considerados os vizinhos que compartilham um vértice com

p(x,y) • Ou seja, é o conjunto de pixels ao redor de P, considerando apenas

as diagonais

14[THOMÉ, G. Antonio]

Vizinhança de um pixel• Vizinhança – 8 [N8(p)]

• São considerados os vizinhos que compartilham pelo menos um vértice com p(x,y)

• Ou seja, é o conjunto de pixels ao redor de P, considerando as arestas e as diagonais

• N8(p) = N4(p) U ND(p)

15[THOMÉ, G. Antonio]

Brilho

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O Ajuste de brilho de uma imagem, consiste em somar-se ou decrementar-se um escalar ao valor de cada pixel em cada canal.

Original Diminuído Aumentado

Contraste

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O Ajuste de contraste de uma imagem é feito multiplicando cada pixel em cada canal por um escalar, no caso da diminuição, o número deve estar entre 0 e 1, no caso de aumento deve ser maior que 1.

Original Diminuído Aumentado

Negativo

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Original Negativo

A conversão para o negativo da imagem é feita obtendo-se o número símetrico do valor de cada canal de cada pixel no intervalo dado. No caso de [0, 255]. A operação pode ser simplificada através da fórmula: novo valor = 255 - antigo valor

Limiarização• A limiarização é um caso específico de segmentação

• O princípio da limiarização consiste em separar as regiões de uma imagem em duas classes (o fundo e o objeto)

• As outras regiões são classificadas como não interessantes

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Limiarização• Se os níveis de cinza dos pixels do objeto e do fundo apresentarem

distintamente duas classes na forma de dois picos a limiarização é trivial.

• O objetivo é encontrar o vale entre os dois picos encontrando um limiar T que separe as duas classes

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Limiarização

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Filtros

Imagem Original

FiltroImagem

Final

22ARAKAKI, Julio

Filtragem Discreta - Convolução

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Filtro passa baixa

24ARAKAKI, Julio

• Componentes de alta freqüência caracterizam bordas ou outros detalhes finos de uma imagem

• O efeito resultante é o embaçamento da imagem

Filtro passa alta

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• Redução de características que variam lentamente em uma imagem como o contraste e a intensidade média

• Efeito de intensificação das bordas e de detalhes finos na imagem.

Segmentação

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Segmentação• A segmentação subdivide uma imagem em suas partes ou objetos

constituintes que devem corresponder às áreas de interesse da aplicação.

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O nível até onde esta subdivisão deve ser realizada depende do problema a ser resolvido

Segmentação• Segmentação é uma das tarefas mais difíceis em processamento de

imagens

• A segmentação determina o eventual sucesso ou fracasso da análise

• Com o objetivo de aumentar a confiabilidade e o resultado da segmentação, deve-se fazer uso de todo e qualquer conhecimento prévio sobre o problema

• Os algoritmos de segmentação são geralmente baseados na busca pelas descontinuidades ou pelas similaridades dos níveis de cinza

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Referências• THOMÉ, G. Antonio; Aquisição e Representação da Imagem Digital, IM/DCC & NCE,

http://equipe.nce.ufrj.br/thome/p_grad/nn_img/transp/c2_aquis_v2.pdf acesso em 13/04/2014.

• ARAKAKI, Julio; Processamento de Imagens, http://www.pucsp.br/~jarakaki/tec1/2012_DIP.pdf acesso em 14/04/2014

• http://www.inf.ufrgs.br/~mdcenteno/INF01046/t2/t2.html acesso em 14/04/2014

• http://www.pessoal.utfpr.edu.br/janeczko/index_files/pdi/aula06_PDI_Limiarizacao.pdf acesso em 14/04/2014

• http://equipe.nce.ufrj.br/thome/p_grad/nn_img/transp/c5_segmentacao.pdf acesso em 14/04/2014

• http://www.cin.ufpe.br/~cabm/visao/Aula03_Imagem.pdf acesso em 14/04/2014

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