UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE – UFCG Av Aprígio Veloso, S/N – Bodocongó – CEP: 58109-190 – Campina Grande – PB www.ufcg.edu.br/ – Fones: (0xx83)

Apresentação em tema: "UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE – UFCG Av Aprígio Veloso, S/N – Bodocongó – CEP: 58109-190 – Campina Grande – PB www.ufcg.edu.br/ – Fones: (0xx83)"— Transcrição da apresentação:

1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE – UFCG Av Aprígio Veloso, S/N – Bodocongó – CEP: 58109-190 – Campina Grande – PB www.ufcg.edu.br/ – Fones: (0xx83) 310 1467/1192 – Fax: (0xx83) 310 1273 UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE – UFCG Av Aprígio Veloso, S/N – Bodocongó – CEP: 58109-190 – Campina Grande – PB www.ufcg.edu.br/ – Fones: (0xx83) 310 1467/1192 – Fax: (0xx83) 310 1273 DSC/CCT/UFCG rangel@dscufcgedubr/ rangeldequeiroz@yahoocombr Prof:José Eustáquio Rangel de Queiroz Carga Horária: 60 horas

2 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 2 Roteir o 2Digitalização de Imagens 2.1Amostragem 2.2Quantização 2.3Reamostragem 2.4Ampliação e Redução 2Digitalização de Imagens 2.1Amostragem 2.2Quantização 2.3Reamostragem 2.4Ampliação e Redução

3 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 3  Dimensão Temporal I  Imagem unitária  Registro do evento para um intervalo pré-definido de tempo  Exposições múltiplas  Filme, vídeo  Modo contínuo de registro de eventos  Necessidade de definição do tempo de exposição  Ocorrência de “borrões” devido a variações de movimento  Possibilidade de independência de variação  Efeitos sobre a aspectos relativos à qualidade da imagem  Dimensão Temporal I  Imagem unitária  Registro do evento para um intervalo pré-definido de tempo  Exposições múltiplas  Filme, vídeo  Modo contínuo de registro de eventos  Necessidade de definição do tempo de exposição  Ocorrência de “borrões” devido a variações de movimento  Possibilidade de independência de variação  Efeitos sobre a aspectos relativos à qualidade da imagem Dimensões do Imageamento XXV

4 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 4  Dimensão Temporal II  Tempo de Exposição  Exposição de cada pixel, linha ou imagem por um determinado intervalo de tempo  Necessidade de consideração de movimento na cena  Limitação da câmara com relação à cena devido à intensidade luminosa disponível  Dimensão Temporal II  Tempo de Exposição  Exposição de cada pixel, linha ou imagem por um determinado intervalo de tempo  Necessidade de consideração de movimento na cena  Limitação da câmara com relação à cena devido à intensidade luminosa disponível Dimensões do Imageamento XXVI

5 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 5  Dimensão Temporal II  Possibilidade de “congelamento” de movimentos rápidos a partir de curtos flashes de iluminação  Acompanhamento dos movimentos dos objetos da cena com a câmara  Solução especial  Uso de sensores de área com acompanhamento automático (eletrônico) de objetos  Dimensão Temporal II  Possibilidade de “congelamento” de movimentos rápidos a partir de curtos flashes de iluminação  Acompanhamento dos movimentos dos objetos da cena com a câmara  Solução especial  Uso de sensores de área com acompanhamento automático (eletrônico) de objetos Dimensões do Imageamento XXVII

6 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 6  Dimensão Temporal III  Seqüências de imagens, filme e vídeo  Necessidade de registro e mensuração do movimento  Consideração de fatores relevantes de temporização  Tempo de repetição  Tempo de exposição  Tempo de transferência de armazenamento de dados  Influência da resolução nas dimensões de imageamento consideradas  Dimensão Temporal III  Seqüências de imagens, filme e vídeo  Necessidade de registro e mensuração do movimento  Consideração de fatores relevantes de temporização  Tempo de repetição  Tempo de exposição  Tempo de transferência de armazenamento de dados  Influência da resolução nas dimensões de imageamento consideradas Dimensões do Imageamento XXVIII

7 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 7  Dimensão Temporal IV  Seqüências de imagens, filme e vídeo  Uso de câmara estacionária ou móvel  Registro/detecção de mudanças nas cenas  Subtração de imagem de referência anterior ou armazenada  Dimensão Temporal IV  Seqüências de imagens, filme e vídeo  Uso de câmara estacionária ou móvel  Registro/detecção de mudanças nas cenas  Subtração de imagem de referência anterior ou armazenada Dimensões do Imageamento XXIX

8 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 8  Integração I  Pontos, Linha, Superfície, Volume  Necessidade de mensuração da intensidade do sinal de todos os pixels para a geração de uma matriz de imagem  Relevância do grau de paralelismo do sistema de imageamento para o processo de captura ou integração da intensidade luminosa  Integração I  Pontos, Linha, Superfície, Volume  Necessidade de mensuração da intensidade do sinal de todos os pixels para a geração de uma matriz de imagem  Relevância do grau de paralelismo do sistema de imageamento para o processo de captura ou integração da intensidade luminosa Dimensões do Imageamento XXX

9 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 9  Integração II  Pontos, Linhas, Superfícies, Volumes  Possibilidade de integração de pontos, linhas, áreas (superfície 2D) ou volumes  Consideração de dimensão espectral adicional  Imageamento de faixas espectrais múltiplas (imageamento multiespectral)  Influência do paralelismo do processo de captura/integração na economia luminosa do sistema  Integração II  Pontos, Linhas, Superfícies, Volumes  Possibilidade de integração de pontos, linhas, áreas (superfície 2D) ou volumes  Consideração de dimensão espectral adicional  Imageamento de faixas espectrais múltiplas (imageamento multiespectral)  Influência do paralelismo do processo de captura/integração na economia luminosa do sistema Dimensões do Imageamento XXXI

10 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 10  Integração de Pontos I  Aspectos técnicos  Discriminação baseada na entidade em movimento  Fonte de iluminação  Sensor  Objeto imageado  Uso sobretudo em condições estacionárias  Escaneamento de filme ou papel  Microscopia  Integração de Pontos I  Aspectos técnicos  Discriminação baseada na entidade em movimento  Fonte de iluminação  Sensor  Objeto imageado  Uso sobretudo em condições estacionárias  Escaneamento de filme ou papel  Microscopia Dimensões do Imageamento XXXII

11 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 11 Célula sensora EnergiaFiltro Alimentação Invólucro Sinal de saída CCD (Charge Coupled Device) Área Fotossensível Dimensões do Imageamento XXXIII  Integração de Pontos II  CCD  Integração de Pontos II  CCD

12 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 12  Integração de Pontos III  Exemplo de aplicação  Scanner de Tambor (Drum scanner)  Escaneamento de documentos ou filmes em altíssima qualidade  Integração de Pontos III  Exemplo de aplicação  Scanner de Tambor (Drum scanner)  Escaneamento de documentos ou filmes em altíssima qualidade Dimensões do Imageamento XXXIV FilmeSensorRotação Movimento linear

13 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 13  Integração de Pontos V  Vantagens técnicas  Maximização das possibilidades de otimização do processo de mensuração de cada pixel  Possibilidade de uso de um sensor com caminho óptico altamente otimizado  Eliminação de diferenças entre as propriedades do sensor no processo de imageamento de pixels distintos  Ausência de limitações nas dimensões da imagem  Integração de Pontos V  Vantagens técnicas  Maximização das possibilidades de otimização do processo de mensuração de cada pixel  Possibilidade de uso de um sensor com caminho óptico altamente otimizado  Eliminação de diferenças entre as propriedades do sensor no processo de imageamento de pixels distintos  Ausência de limitações nas dimensões da imagem Dimensões do Imageamento XXXV

14 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 14  Integração de Pontos VI  Desvantagens técnicas  Uso deficiente da iluminação disponível  Possibilidade de bom desempenho no processo de imageamento, a partir do uso de iluminação de altíssima intensidade  Necessidade usual de um sistema eletromecânico separado, relativamente complexo, no processo de imageamento  Tempo de imageamento usualmente bastante superior ao de outras estratégias  Integração de Pontos VI  Desvantagens técnicas  Uso deficiente da iluminação disponível  Possibilidade de bom desempenho no processo de imageamento, a partir do uso de iluminação de altíssima intensidade  Necessidade usual de um sistema eletromecânico separado, relativamente complexo, no processo de imageamento  Tempo de imageamento usualmente bastante superior ao de outras estratégias Dimensões do Imageamento XXXVI

15 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 15  Integração de Linhas I  Aspectos técnicos  Disponibilidade de sensores linha de 128 a cerca de 10.000 pixels  Existência de elementos sensores tipicamente em torno de 10 microns  Possibilidade de implementação em tecnologia CCD ou CMOS  Possibilidade de movimentação do imageador ou do objeto imageado em duas dimensões  Integração de Linhas I  Aspectos técnicos  Disponibilidade de sensores linha de 128 a cerca de 10.000 pixels  Existência de elementos sensores tipicamente em torno de 10 microns  Possibilidade de implementação em tecnologia CCD ou CMOS  Possibilidade de movimentação do imageador ou do objeto imageado em duas dimensões Dimensões do Imageamento XXXVII

16 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 16  Integração de Linhas II  Princípio do imageamento de linha  Integração de Linhas II  Princípio do imageamento de linha Dimensões do Imageamento XXXVIII

17 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 17 CCD# of Pixel/Line10200 Pixels Pitch of Pixel7 um # of CCD3 (Monochrome), 1 (RGB) # of Shades(4096 Shades) 12 Bit LensDistance of Focus60mm Angle of stereo21 ° # of Lines500 Line/s Superfície imageada Nadir Anterior Posterior 10200 pixels CCD# of Pixel/Line10200 Pixels Pitch of Pixel7 um # of CCD3 (Monochrome), 1 (RGB) # of Shades(4096 Shades) 12 Bit LensDistance of Focus60mm Angle of stereo21 ° # of Lines500 Line/s Especificações do Sistema TLS Nadir Anterior Posterior Nadir Anterior Posterior Terreno Edifício Linha de Vôo  Integração de Linhas III  TLS (3-Line Scanner)  Integração de Linhas III  TLS (3-Line Scanner) http://www.photogrammetry.ethz.ch/research/TLS/TLS_Project_Description.html Dimensões do Imageamento XXXIX

18 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 18  Integração de Linhas IV  Exemplo de aplicação  Scanners comerciais, faxes e copiadoras digitais  Imageadores de linhas de produção  Sensores orbitais  Imageadores de cenas microscópicas com registro de movimento  Integração de Linhas IV  Exemplo de aplicação  Scanners comerciais, faxes e copiadoras digitais  Imageadores de linhas de produção  Sensores orbitais  Imageadores de cenas microscópicas com registro de movimento Dimensões do Imageamento XL

19 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 19  Integração de Linhas V  Vantagens técnicas I  Otimização em cerca de 1.000 vezes da economia luminosa em relação à integração por ponto  Possibilidade de “congelamento” do movimento ortogonal da linha  Possibilidade de uso das duas dimensões sem necessidade de mecanismo complexo separado  Integração de Linhas V  Vantagens técnicas I  Otimização em cerca de 1.000 vezes da economia luminosa em relação à integração por ponto  Possibilidade de “congelamento” do movimento ortogonal da linha  Possibilidade de uso das duas dimensões sem necessidade de mecanismo complexo separado Dimensões do Imageamento XLI

20 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 20  Integração de Linhas VI  Vantagens técnicas II  Otimização em cerca de 1.000 vezes da economia luminosa em relação à integração por ponto  Possibilidade de “congelamento” do movimento ortogonal da linha  Possibilidade de uso das duas dimensões sem necessidade de mecanismo complexo separado  Integração de Linhas VI  Vantagens técnicas II  Otimização em cerca de 1.000 vezes da economia luminosa em relação à integração por ponto  Possibilidade de “congelamento” do movimento ortogonal da linha  Possibilidade de uso das duas dimensões sem necessidade de mecanismo complexo separado Dimensões do Imageamento XLII

21 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 21  Integração de Linhas VII  Vantagens técnicas III  Possibilidade de uso em imageadores de linha RGB e em imageadores hiperespectrais com até 200 canais  Possibilidade de criação relativamente fácil de ”sensores inteligentes” para processamento de cada pixel da linha imageada  Integração de Linhas VII  Vantagens técnicas III  Possibilidade de uso em imageadores de linha RGB e em imageadores hiperespectrais com até 200 canais  Possibilidade de criação relativamente fácil de ”sensores inteligentes” para processamento de cada pixel da linha imageada Dimensões do Imageamento XLIII

22 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 22  Integração de Linhas VIII  Desvantagens técnicas  Necessidade de iluminação uniforme ao longo da linha de imageamento  Necessidade de correção de variações de sensibilidade do sensor ao longo da linha (1D), usualmente com entrelaçamento  Possibilidade de risco de não homogeneidade x-y, devido a métodos de imageamento muito diferentes  Integração de Linhas VIII  Desvantagens técnicas  Necessidade de iluminação uniforme ao longo da linha de imageamento  Necessidade de correção de variações de sensibilidade do sensor ao longo da linha (1D), usualmente com entrelaçamento  Possibilidade de risco de não homogeneidade x-y, devido a métodos de imageamento muito diferentes Dimensões do Imageamento XLIV

23 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 23  Integração de Áreas I  Aspectos técnicos I  Fundamentação histórica no princípio de funcionamento de tubos de imagens  Vidicon  Plumbicon  Difusão atual de sensores de estado sólido  CCD (Charge Coupled Devices)  CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)  Integração de Áreas I  Aspectos técnicos I  Fundamentação histórica no princípio de funcionamento de tubos de imagens  Vidicon  Plumbicon  Difusão atual de sensores de estado sólido  CCD (Charge Coupled Devices)  CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) Dimensões do Imageamento XLV

24 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 24  Integração de Áreas II  Aspectos técnicos II  Dimensões típicas do elemento sensor da ordem de 5 a 25 microns  Relevância do parâmetro técnico fator de preenchimento de área (freqüentemente inferior ao necessário)  Integração de Áreas II  Aspectos técnicos II  Dimensões típicas do elemento sensor da ordem de 5 a 25 microns  Relevância do parâmetro técnico fator de preenchimento de área (freqüentemente inferior ao necessário) Dimensões do Imageamento XLVI

25 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 25  Integração de Áreas III  Chip CCD típico e mini-câmara  Integração de Áreas III  Chip CCD típico e mini-câmara Dimensões do Imageamento XLVIII

26 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 26  Integração de Áreas IV  Exemplo de aplicação  Fundamentação das tecnologias de TV e vídeo  Uso de matrizes CCD com tipicamente ~(480x720) elementos para imageamento de linhas com entrelaçamento de 25/30 vezes/s  Maior importância e difusão, em nível econômico, como tecnologia de imageamento  Integração de Áreas IV  Exemplo de aplicação  Fundamentação das tecnologias de TV e vídeo  Uso de matrizes CCD com tipicamente ~(480x720) elementos para imageamento de linhas com entrelaçamento de 25/30 vezes/s  Maior importância e difusão, em nível econômico, como tecnologia de imageamento Dimensões do Imageamento XLIX

27 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 27  Integração de Áreas V  Vantagens técnicas  Maior eficiência no processo de captura da intensidade luminosa da cena imageada  Rigidez geométrica  Estabilidade e previsibilidade da geometria de imageamento com baixa distorção  Nenhuma exigência concernente a movimentação mecânica  Possibilidade de produção em massa  Barateamento dos custos  Integração de Áreas V  Vantagens técnicas  Maior eficiência no processo de captura da intensidade luminosa da cena imageada  Rigidez geométrica  Estabilidade e previsibilidade da geometria de imageamento com baixa distorção  Nenhuma exigência concernente a movimentação mecânica  Possibilidade de produção em massa  Barateamento dos custos Dimensões do Imageamento L

28 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 28  Integração de Áreas VI  Desvantagens técnicas I  Necessidade de iluminação uniforme sobre toda a superfície imageada  Possibilidade de variações na sensibilidade do sensor  Necessidade de correções radiométricas  Integração de Áreas VI  Desvantagens técnicas I  Necessidade de iluminação uniforme sobre toda a superfície imageada  Possibilidade de variações na sensibilidade do sensor  Necessidade de correções radiométricas Dimensões do Imageamento LI

29 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 29  Integração de Áreas VII  Desvantagens técnicas II  Dificuldade de imageamento do espaço 2D por conjunção de fatores  Elevado fator de preenchimento  Imageamento multiespectral  Sensores inteligentes  Limitação das dimensões da imagem pelas dimensões do sensor  Integração de Áreas VII  Desvantagens técnicas II  Dificuldade de imageamento do espaço 2D por conjunção de fatores  Elevado fator de preenchimento  Imageamento multiespectral  Sensores inteligentes  Limitação das dimensões da imagem pelas dimensões do sensor Dimensões do Imageamento LII

30 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 30 Matriz de CCD  Integração de Áreas VIII  Sensor de área  Integração de Áreas VIII  Sensor de área Dimensões do Imageamento LIII

31 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 31  Integração de Volumes I  Criação de imagens volumétricas verdadeiras  Crescimento vertiginoso de interesse e oferta de tecnologias  Impossibilidade de visualização direta  Necessidade de recursos especiais de visualização  Facilidade de geração de grandes bases de dados  Imagem com (1000 x 1000 x 1000) pixels  Imagem com 1 Gpixels  Integração de Volumes I  Criação de imagens volumétricas verdadeiras  Crescimento vertiginoso de interesse e oferta de tecnologias  Impossibilidade de visualização direta  Necessidade de recursos especiais de visualização  Facilidade de geração de grandes bases de dados  Imagem com (1000 x 1000 x 1000) pixels  Imagem com 1 Gpixels Dimensões do Imageamento LIV

32 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 32  Integração de Volumes II  Técnicas de imageamento volumétrico  Fatiamento físico de objetos  “Imageamento destrutivo”  Tomografia  Raios X (CT)  Imageamento por ressonância magnética (MRI)  Emissão (SPECT/PET)  Microscopia eletrônica (EMT)  Microscopia Confocal  Ultrassonografia  Integração de Volumes II  Técnicas de imageamento volumétrico  Fatiamento físico de objetos  “Imageamento destrutivo”  Tomografia  Raios X (CT)  Imageamento por ressonância magnética (MRI)  Emissão (SPECT/PET)  Microscopia eletrônica (EMT)  Microscopia Confocal  Ultrassonografia Dimensões do Imageamento LV

33 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 33  Integração de Volumes III  Uso de imagens analógicas  Perda de qualidade  Meio de armazenamento  Filme fotográfico  Sensibilidade luminosa  Granulação  Propriedades espectrais  Polaróides (raramente usados nos dias atuais)  Fita magnética analógica (vídeo)  Largura de faixa  Relação sinal/ruído  Integração de Volumes III  Uso de imagens analógicas  Perda de qualidade  Meio de armazenamento  Filme fotográfico  Sensibilidade luminosa  Granulação  Propriedades espectrais  Polaróides (raramente usados nos dias atuais)  Fita magnética analógica (vídeo)  Largura de faixa  Relação sinal/ruído Dimensões do Imageamento LVI

34 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 34 Reconstrução de Imagens Anel sensor Movimentolinear Fonte de Raios X Objeto 3D Movimentorotatório Movimentolinear Sensor de fita Áreaimageada Cada incremento do movimento linear do sensor implica uma linha imageada Seções transversais (2D) do objeto 3D imageado Dimensões do Imageamento LVII

35 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 35  Considerações finais  Aspectos importantes para o contexto do imageamento  Geometria ou Fotometria  Requisitos da matriz de imagem e resolução  Requisitos de contraste, faixa dinâmica, relação sinal/ruído  Propriedades espectrais  Requisitos de velocidade e resolução temporal  Limitações econômicas  Considerações finais  Aspectos importantes para o contexto do imageamento  Geometria ou Fotometria  Requisitos da matriz de imagem e resolução  Requisitos de contraste, faixa dinâmica, relação sinal/ruído  Propriedades espectrais  Requisitos de velocidade e resolução temporal  Limitações econômicas Dimensões do Imageamento LVIII

36 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 36 Principais Arranjos de Sensores V  Radiometria  Aspecto da forma ç ão da imagem concernente à relação entre as quantidades de energia luminosa emitida da fonte de luz, refletida da superfície imageada e registrada por sensores p Óptica Matriz de CCD Fonte L(P,d) i n e Superfície P

37 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 37 Processo de Aquisição de Imagens Digitais Fonte de Iluminação (Energia) Radiação Incidente Elemento da cena imageada Sistema de Imageamento Plano da Imagem (Interno) Formação de Pixels na Imagem Digitalizada Radiação Refletida f(x,y)reflectância(x,y)iluminação(x,y) f(x,y) = reflectância(x,y)*iluminação(x,y) 010 ∞ [0,1] [0, ∞ ]

38 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 38 AB AB ABAmostragem Quantização Geração de uma Imagem Digital I  Amostragem e Quantização

39 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 39 Geração de uma Imagem Digital II Imagem contínua projetada na matriz de sensores

40 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 40 Geração de uma Imagem Digital IV  Notação do Pixel 55506065Colunas55 50 60 65 Linhas 55506065Colunas55 50 60 65 Linhas

41 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 41 Número de bits de armazenamento para diferentes valores de N e k FONTE: (Gonzalez & Woods, 2002) Geração de uma Imagem Digital V  Armazenamento da Imagem Digital N Dimensão de uma matriz de imagem quadrada k Número de bits necessários à representação dos níveis de cinza da imagem

42 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 42  Seja uma grade retangular de locações para a obtenção de amostras Amostragem de uma Imagem I f(x 0,y 0 ) = f 00 y y x x hyhy hyhy hxhx hxhx

43 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 43  Se a grade for igualmente espaçada  Obtenção de amostras a f (x 0 + nh x, y 0 + mh y )  Teorema da Amostragem de Nyquist As amostras ideais de uma função contínua contêm toda a informação da função original se e somente se a função contínua for amostrada a uma freqüência SUPERIOR ou IGUAL a DUAS VEZES a freqüência mais alta da função.  Se a grade for igualmente espaçada  Obtenção de amostras a f (x 0 + nh x, y 0 + mh y )  Teorema da Amostragem de Nyquist As amostras ideais de uma função contínua contêm toda a informação da função original se e somente se a função contínua for amostrada a uma freqüência SUPERIOR ou IGUAL a DUAS VEZES a freqüência mais alta da função. Amostragem de uma Imagem II

44 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 44  Perda de informação  Uso de funções de extensão finita no domínio da freqüência NÃO METADE DA FREQÜÊNCIA DE AMOSTRAGEMFreqüência de Nyquist  Dados NÃO devem ter freqüências superiores à METADE DA FREQÜÊNCIA DE AMOSTRAGEM (Freqüência de Nyquist)  Perda de informação  Uso de funções de extensão finita no domínio da freqüência NÃO METADE DA FREQÜÊNCIA DE AMOSTRAGEMFreqüência de Nyquist  Dados NÃO devem ter freqüências superiores à METADE DA FREQÜÊNCIA DE AMOSTRAGEM (Freqüência de Nyquist) Amostragem de uma Imagem III

45 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 45 aliasing  Conseqüência  Erros de aliasing  Componentes espectrais da função amostradas  Réplicas do espectro da função original  Taxa de amostragem superior à freqüência de Nyquist  Não superposição das réplicas e possibilidade de reconstrução aliasing  Conseqüência  Erros de aliasing  Componentes espectrais da função amostradas  Réplicas do espectro da função original  Taxa de amostragem superior à freqüência de Nyquist  Não superposição das réplicas e possibilidade de reconstrução Amostragem de uma Imagem V F()  Fs()Fs()Fs()Fs()f(t)t

46 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 46  Aliasing  Violação do Teorema de Nyquist  Superposição das réplicas e dificuldade (impossibilidade?) de reconstrução  Aliasing  Violação do Teorema de Nyquist  Superposição das réplicas e dificuldade (impossibilidade?) de reconstrução Amostragem de uma Imagem VI F() F( )  ssss 0000  s -  0 F() F( ) 

47 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 47  Síntese  Possibilidade de amostragem de uma imagem e reconstrução “sem” perda de qualidade i(t)  Transformação da função de imagem ( i(t) ) para o domínio da freqüência f máx I(f)  Determinação da freqüência mais alta ( f máx ) de I(f) i(t) 2f máx Taxa de Nyquist  Amostragem de i(t) a uma taxa superior a 2f máx ( Taxa de Nyquist )  Armazenamento dos valores amostrados em um mapa de bits  Síntese  Possibilidade de amostragem de uma imagem e reconstrução “sem” perda de qualidade i(t)  Transformação da função de imagem ( i(t) ) para o domínio da freqüência f máx I(f)  Determinação da freqüência mais alta ( f máx ) de I(f) i(t) 2f máx Taxa de Nyquist  Amostragem de i(t) a uma taxa superior a 2f máx ( Taxa de Nyquist )  Armazenamento dos valores amostrados em um mapa de bits Amostragem de uma Imagem VII

48 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 48  Princípio comb  Uso da função comb com escalamento para o intervalo de amostragem adequado à reconstrução “sem” perdas  Princípio comb  Uso da função comb com escalamento para o intervalo de amostragem adequado à reconstrução “sem” perdas Amostragem de uma Imagem VIII i(x) î(x) 

49 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 49  Etapa subseqüente à amostragem no processo de digitalização de uma imagem  Mapeamento de uma variável contínua em uma variável discreta  Atribuição de valores contidos em um conjunto finito S : = {Min, …, Max} Quantização de uma Imagem I

50 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 50  Processo de redução dos dados da imagem  Remoção de detalhes a partir do (re)mapeamento de grupos de pontos para um único ponto  Estratégias xy  Coordenadas espaciais ( x, y )  Redução espacial da imagem i  Valores de brilho (níveis de cinza) i (x,y)  Redução da faixa de tons de cinza da imagem Quantização de uma Imagem II

51 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 51  Imagens monocromáticas reais  Definição em um intervalo finito e discreto de níveis de cinza  Mapeamento da faixa dinâmica do sensor em tal intervalo  Mapeamento usualmente não linear Quantização de uma Imagem III

52 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 52 Uniforme  Quantização Uniforme L iguais  Divisão da faixa G := [Min, Max] em L intervalos iguais  Normalização (usual) do conjunto G para G: = {0, 1, …, L-1} 0, …, L-1  Atribuição dos inteiros 0, …, L-1 aos subintervalos resultantes da quantização mesmo valor inteiro todos  Representação pelo mesmo valor inteiro de todos os valores do sinal contínuo situados em um dado intervalo considerado Quantização de uma Imagem III

53 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 53 Uniforme  Quantização Uniforme Quantização de uma Imagem IV Amostragem Quantização 0 L-1 f(x) t v(x,y,t) Faixa Dinâmica Faixa de valores do sinal contínuo mapeada para L-3

54 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 54 Valores de Brilho  Quantização de Valores de Brilho  Redução da faixa de níveis de cinza  Tipicamente de 2 8 níveis de cinza por pixel (1 B/pixel) para faixas mais estreitas (2 7 a 2 níveis de cinza por pixel)  Implementação  Limiarização (Thresholding) ANDOR  Mascaramento AND ou OR Estratégias de Quantização I

55 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 55  Limiarização  Limiarização (Thresholding) I 2  Redução usual a 2 níveis de cinza limiar  Seleção de um nível de cinza limiar  Remapeamento dos valores de brilho superior máximo 255  Pixels com nível de cinza superior ao limiar  Nível de cinza máximo considerado (tipicamente 255) igual inferior mínimo0  Pixels com nível de cinza igual de inferior ao limiar  Nível de cinza mínimo considerado (0)  Limiarização  Limiarização (Thresholding) I 2  Redução usual a 2 níveis de cinza limiar  Seleção de um nível de cinza limiar  Remapeamento dos valores de brilho superior máximo 255  Pixels com nível de cinza superior ao limiar  Nível de cinza máximo considerado (tipicamente 255) igual inferior mínimo0  Pixels com nível de cinza igual de inferior ao limiar  Nível de cinza mínimo considerado (0) Estratégias de Quantização II

56 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 56  Limiarização  Limiarização (Thresholding) II  Resultado  Imagem binária  Aplicação  Extração de atributos de objetos da imagem (e.g. forma, área, perímetro)  Limiarização  Limiarização (Thresholding) II  Resultado  Imagem binária  Aplicação  Extração de atributos de objetos da imagem (e.g. forma, área, perímetro) Estratégias de Quantização III  0, 0 <= i e (x,y) <= N c L i s (x,y) N c max, N c L < i e (x,y) <= N cmax

57 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 57  Limiarização  Limiarização (Thresholding) III  Exemplo  Imagem binária  Limiarização  Limiarização (Thresholding) III  Exemplo  Imagem binária Estratégias de Quantização IV Faixa de níveis de cinza do objeto de interesse: 0~22 Binarização

58 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 58  Limiarização  Limiarização (Thresholding) IV degrau  Variante  Uso de funções de transformação do tipo degrau  Número de degraus igual ao número de níveis de cinza da imagem de saída  Limiarização  Limiarização (Thresholding) IV degrau  Variante  Uso de funções de transformação do tipo degrau  Número de degraus igual ao número de níveis de cinza da imagem de saída Estratégias de Quantização V  0, 0 <= i e (x,y) <= N c L1 i s (x,y) N c 1, N c L1 < i e (x,y) <= N c L2 N c max, N c Ln < i e (x,y) <= N c Lmax n ∈ ℤ, 2 <= n < N c max

59 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 59  Limiarização  Limiarização (Thresholding) V Estratégias de Quantização VI 0 NL1NL1NL1NL1 NceNceNceNce … NcsNcsNcsNcs N c max NL2NL2NL2NL2 NL3NL3NL3NL3 NL4NL4NL4NL4 N L max N c max Nc1Nc1Nc1Nc1 Nc2Nc2Nc2Nc2 Nc4Nc4Nc4Nc4 Nc3Nc3Nc3Nc3 0 Distribuição das Faixas  Eqüidistante (Uniforme)  Não eqüidistante (Não uniforme) Distribuição das Faixas  Eqüidistante (Uniforme)  Não eqüidistante (Não uniforme)

60 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 60  Mascaramento AND OR  Mascaramento AND e OR I ANDOR  Uso de operações bit-a-bit AND ou OR para o mascaramento dos bits dos Bytes associados aos níveis de cinza dos pixels de entrada  Número de bits mascarados determina de níveis de cinza dos pixels de saída AND inferior  Método baseado em máscaras AND  Mapeamento dos valores dos níveis de cinza para o limite inferior de cada faixa  Mascaramento AND OR  Mascaramento AND e OR I ANDOR  Uso de operações bit-a-bit AND ou OR para o mascaramento dos bits dos Bytes associados aos níveis de cinza dos pixels de entrada  Número de bits mascarados determina de níveis de cinza dos pixels de saída AND inferior  Método baseado em máscaras AND  Mapeamento dos valores dos níveis de cinza para o limite inferior de cada faixa Estratégias de Quantização VII

61 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 61  Mascaramento AND OR  Mascaramento AND e OR II OR superior  Método baseado em máscaras OR  Mapeamento dos valores dos níveis de cinza para o limite superior de cada faixa  Mascaramento AND OR  Mascaramento AND e OR II OR superior  Método baseado em máscaras OR  Mapeamento dos valores dos níveis de cinza para o limite superior de cada faixa Estratégias de Quantização VIII

62 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 62  Mascaramento AND OR  Mascaramento AND e OR III Redução de 256 níveis de cinza para 16 com máscara OR  Exemplo - Redução de 256 níveis de cinza para 16 com máscara OR 00001111  Uso da máscara 00001111  Níveis de cinza entre 01515 0 e 15  15 163131 16 e 31  31 324747 32 e 47  47  Mascaramento AND OR  Mascaramento AND e OR III Redução de 256 níveis de cinza para 16 com máscara OR  Exemplo - Redução de 256 níveis de cinza para 16 com máscara OR 00001111  Uso da máscara 00001111  Níveis de cinza entre 01515 0 e 15  15 163131 16 e 31  31 324747 32 e 47  47 Estratégias de Quantização IX

63 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 63  Mascaramento AND OR  Mascaramento AND e OR IV Redução de 256 níveis de cinza para 16 com máscara AND  Exemplo 1 - Redução de 256 níveis de cinza para 16 com máscara AND  Mascaramento AND OR  Mascaramento AND e OR IV Redução de 256 níveis de cinza para 16 com máscara AND  Exemplo 1 - Redução de 256 níveis de cinza para 16 com máscara AND Estratégias de Quantização X NceNceNceNceMáscara NcsNcsNcsNcs000000000 11110000 000000000 100000001000000000 1500001111000000000 16000100000001000016 31000111110001111116 32001000000010000032

64 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 64  Mascaramento AND OR  Mascaramento AND e OR V  Resultado do mascaramento do Exemplo 1  Mascaramento AND OR  Mascaramento AND e OR V  Resultado do mascaramento do Exemplo 1 Estratégias de Quantização XI Imagem original Imagem quantizada para 4 bits 256 16

65 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 65  Mascaramento AND OR  Mascaramento AND e OR VI Redução de 256 níveis de cinza para 16 com máscara OR  Exemplo - Redução de 256 níveis de cinza para 16 com máscara OR  Mascaramento AND OR  Mascaramento AND e OR VI Redução de 256 níveis de cinza para 16 com máscara OR  Exemplo - Redução de 256 níveis de cinza para 16 com máscara OR Estratégias de Quantização XII NceNceNceNceMáscara NcsNcsNcsNcs000000000 00001111 0000111115 1000000010000111115 15000011110000111115 16000100000001111131 31000111110001111131 32001000000010111147

66 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 66  Mascaramento AND OR  Mascaramento AND e OR VII Redução de 256 níveis de cinza para 16 com máscaras OR E AND  Exemplo - Redução de 256 níveis de cinza para 16 com máscaras OR E AND  Mascaramento AND OR  Mascaramento AND e OR VII Redução de 256 níveis de cinza para 16 com máscaras OR E AND  Exemplo - Redução de 256 níveis de cinza para 16 com máscaras OR E AND Estratégias de Quantização XIII N c s’ Máscara NcsNcsNcsNcs1500001111 11111000 000010008 1500001111000010008 1500001111000010008 31000111110001100024 31000111110001100024 47001011110010100040

67 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 67  Contornos Falsos I  Bordas ou linhas artificiais introduzidas em imagens quantizadas com número reduzido de níveis de cinza  Contornos Falsos I  Bordas ou linhas artificiais introduzidas em imagens quantizadas com número reduzido de níveis de cinza Estratégias de Quantização XIV

68 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 68  Exemplo 2 – Contornos Falsos II Estratégias de Quantização XIV Imagem original 256 Quantizada para 6 bits 64 Quantizada para 3 bits 8 8 Quantizada para 1 bit 2 2 Borda falsa Linha falsa

69 DSC/CCT/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br/ rangeldequeiroz@yahoo.com.br 69  Desafio  Como reduzir o problema da visualização de bordas ou linhas artificiais introduzidas pelo processo de quantização em números reduzidos de tons de cinza? Formular o pseudocódigo da solução proposta e implementá-lo. Ver Seção 8.1.3 do Gonzalez & Woods (p. 417 – 2 nd edition)  Dica: Ver Seção 8.1.3 do Gonzalez & Woods (p. 417 – 2 nd edition)  Desafio  Como reduzir o problema da visualização de bordas ou linhas artificiais introduzidas pelo processo de quantização em números reduzidos de tons de cinza? Formular o pseudocódigo da solução proposta e implementá-lo. Ver Seção 8.1.3 do Gonzalez & Woods (p. 417 – 2 nd edition)  Dica: Ver Seção 8.1.3 do Gonzalez & Woods (p. 417 – 2 nd edition) Estratégias de Quantização XV http://debut.cis.nctu.edu.tw/pages/publish/HCISM-IEE2000.pdf

70 UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE – UFCG Av Aprígio Veloso, S/N – Bodocongó – CEP: 58109-190 – Campina Grande – PB www.ufcg.edu.br/ – Fones: (0xx83) 310 1467/1192 – Fax: (0xx83) 310 1273 UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE – UFCG Av Aprígio Veloso, S/N – Bodocongó – CEP: 58109-190 – Campina Grande – PB www.ufcg.edu.br/ – Fones: (0xx83) 310 1467/1192 – Fax: (0xx83) 310 1273 DSC/CCT/UFCG rangel@dscufcgedubr/ rangeldequeiroz@yahoocombr José Eustáquio Rangel de Queiroz Professor Adjunto DSC/UFCG rangel@dsc.ufcg.edu.br E-mail: rangel@dsc.ufcg.edu.br rangeldequeiroz@yahoo.com.brrangeldequeiroz@yahoo.com.br www.ufcg.edu.br/~rangel Site departamental: www.ufcg.edu.br/~rangel 1119/1120 Ramal 2214 Fone: 1119/1120 Ramal 2214