Processamento de Imagem

8º Semestre

Prof. Fábio Campinho

Dinâmica da Aula

� Aula prática em laboratório na terça-feira� Aula teórica em sala de aula na sexta-feira

Ementa

� Imagens e o processamento digital. � Digitalização e visualização de imagens. � Transferência e Armazenamento de

imagens. � Processamento de Imagens. � Análise espectral, filtragem digital e técnicas

de restauração de imagens.

Bibliográfia

� Bibliografia Básica:� GONZALEZ, Rafael C., WINTZ, Paul. Digital

Image Processing . EUA, 1997.

� Bibliografia Complementar:� CUNHA, Gilberto José et al. Computação e

suas aplicações em CAD. São Paulo: Atlas, 1987.

Ferramentas

� Mathlab� Visual Studio C#

Avaliações

� Prova teórica (1ª. Unidade)� Apresentação de Trabalho digital de imagem� Prova teórica (2ª. Unidade)

Mini Curriculum� Analista de Sistemas com 13 anos de

experiência� Bacharel em Desenho com Ênfase em

Computação Gráfica� Pós Graduado em Sistemas Distribuídos e

WEB� Colaborador da Revista Codificando.NET� Diretor de TI da INSIX Soluções Inteligentes� Professor de Computação Gráfica e

Processamento de imagens da Dom Pedro II

Processamento de Imagem

� Processamento de imagem é qualquer forma de processamento de dados no qual a entrada e saída são imagens tais como fotografias ou quadros de vídeo. Ao contrário do tratamento de imagens, que preocupa-se somente na manipulação de figuras para sua representação final, o processamento de imagens é um estágio para novos processamentos de dados tais como aprendizagem de máquina ou reconhecimento de padrões. A maioria das técnicas envolve o tratamento da imagem como um sinal bi-dimensional, no qual são aplicados padrões de processamento de sinal.

Dia a Dia

� Fotografia e Impressão� Satélite� Meteorologia� Medicina� Transito� Reconhecimento biométrico

História

� “Uma imagem vale mais que 1000 palavras” (Autor Desconhecido)

� Áreas de Aplicabilidade� Aperfeiçoamento da percepção humana� Processamento dos dados das imagem para

transmissão, armazenamento e representação para máquinas autonomas.

� Cabo Bartlane: Londre a Nova York� 5 niveis de cinza: 1922� 15 níveis de cinza: 1929

Fatos Importantes

� 1948: Transistor� 1950-1960: Circuito Integrado� 1960: S.O.� 1970: Micropocessador� 1979: Tomografia (Nobel de Medicina)� 1980: PC Personal Computer� 1984: S.O. Gráfico (MAC)

Espectro Eletromagnético

Spectro Eletromagnetico

� Gama - 5 nm a 1 fm/1 am – Ficção – Hulk� Raio X – 1nm a 5 pm – 1895� Ultravioleta – UV Próximo 380 nm 200nm –

UV Distante 200 nm 10 nm – UV Extremo – 1 nm 31 nm� Luz Negra – 380 nm a 420 nm – Atrair insetos,

dinheiro falso, decorações boates.

Infravermelho

� Infravermelho – 1800 – Utilizado para troca de informações entre computadores, celulares e outros eletronicos.

� Microscópios Fluorescente (Meado do Século XX)� Imagens Biológicas� Observações Astronômicas

Radar

� Radar – 1904 – oscilador, trasmissor e modulador.

� Nuvens� Vegetação� Gelo� Areia Molhada� Utiliza Antena e Processamento em

computador

Spectro Eletromagnetico

� FM – Modulador de Frequencia� TV – 1924 – Londres� Ondas curtas - 3000kHz a 30.000 kHz (3-30

MHz)

Spectro Eletromagnetico

� AM – 1905 – Modulação em Amplitude� Ondas Curtas - 2.3 MHz–26.1 MHz, divididas em quinze

bandas, apresentam longo alcance, porém baixa qualidade de sinal.

� Ondas Médias - 520 kHz–1,610 kHz, utilizada nas Américas, esta banda possui médio alcance.

� Ondas Longas - 153 kHz–279 kHz, não disponível no hemisfério oeste, é usado para transmissões na Europa, África, Oceania e parte da Ásia.

� Ondas Tropicais - 2300 kHz-5060 KHz de 120-90-75-60 metros, utilizada entre os Trópicos, esta banda possui longo alcance, razoável qualidade de sinal.

Ilusão de Ótica

Ilusão de Ótica

Ilusão de Ótica

Ilusão de Ótica

Ilusão de ótica

Ilusão de Ótica

Ilusão de Ótica

Ilusão de Ótica

Ilusão de Ótica

Globo Ocular

Imagem

� Imagem = f (x,y);� 0 < f(x,y) < ∞

� Luminosidade (Illumination) + Reflexo (Reflectance)� f(x,y) = i(x,y)r(x,y)� 0 < i(x,y) < ∞� 0 < r(x,y) < 1

Luminosidade

� lm = Luminosidade� Dia claro

� 90.000 lm/m2

� Dia Nublado� 10.000 lm/m2

� Escritório� 1000 lm/m2

� Lua Cheia� 0.1 lm/m2

Reflexo

� 0 a 100%

Exemplo e Quantificação

Representação da imagem

Espaço por Bits

Resolução de Imagem

Resolução de Imagem

Resolução de Cores

Aumento de tamanho

Adjacência, Conexão, Regiões e Fronteiras

Operações Lógicas

Spatial Operation

� Operações em um único pixel� s = T(z)

� Neighborhood

Geometric Spatial Transformation

� (x,y) = T{(v,w)}

Vetor de Cores

Image Negative

Image Negative

Correção de Gama

� Monitores CRT com Intensidade variando entre 1.8v e 2.5v

Contraste

Contraste

Bit-plane slicing

Bit-plane slicing

Histograma

� Na estatística, um histograma é uma representação gráfica da distribuição de frequências de uma massa de medições, normalmente um gráfico de barras verticais. É uma das Sete Ferramentas da Qualidade.

� O histograma é um gráfico composto por retângulos justapostos em que a base de cada um deles corresponde ao intervalo de classe e a sua altura à respectiva freqüência. Quando o número de dados aumenta indefinidamente e o intervalo de classe tende a zero, a distribuição de freqüência passa para uma distribuição de densidade de probabilidades. A construção de histogramas tem caráter preliminar em qualquer estudo e é um importante indicador da distribuição de dados. Podem indicar se uma distribuição aproxima-se de uma função normal, como pode indicar mistura de populações quando se apresentam bimodais.

� h(rk) = nk

Histograma

Histograma

Equalização pelo Histograma

Equalização de Histograma

Equalização de Histograma

Spatial Filter

Spatial Filter

Jean Baptiste Joseph Fourier

� 1822� The analytic theory of heat� Trabalho para 04/03/2010

� 2 pontos� 3 por equipe� 1 página escrita + apresentação

Cores

Cores

Cores

RGB

RGB

RGB

Conversão RGB - CMYK

� C=1-R, M=1-G, Y=1-B, K

Transferência de Imagens

� Padrões� Analógicos

� TV� Radar

� Digital� TV� Internet / IP� Bluetooth

Armazenamento de Imagens

� Analógico� Fita Cassete

� Digital� DVD� Video CD� TV – HD� Computador, ...

Armazenamento de Imagens

� Protocolos� MPEG 1 – 1.5 Mbps� MPEG 2 – 10 Mbps� MPEG 3 – 60 Mbps – Cancelado� MPEG 4 – 40 Mbps - Atual� MPEG (Moving Picture Expert Group)

� AVI� DIVX� XVID� RMVB� WMV

Sensibilidade e Captura de Imagem

Captura Linear

Compressão de imagens

Compressão de imagens

Compressão de imagem

� Escalabilidade� Qualidade Progressiva� Resolução Progressiva

� Região de Interesse� Meta Information� Poder de processamento

Compressão de imagens

Compressão de imagens

Compressão de Imagens

Compressão de imagens

Compressão de imagens

Compressão de imagens

Compressão de imagens

Compressão de imagem

� Run-length Encoding (BMP)� Adaptive Dicitionary (GIF)� Deflation (PNG)� Tranform Coding (JPEG)� Chroma subsampling (JPEG)

Convolution

Convolution