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UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE – UFCGAv Aprígio Veloso, S/N – Bodocongó – CEP: 58109-190 – Campina Grande – PBwww.ufcg.edu.br/ – Fones: (0xx83) 310 1467/1192 – Fax: (0xx83) 310 1273
UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE – UFCGAv Aprígio Veloso, S/N – Bodocongó – CEP: 58109-190 – Campina Grande – PBwww.ufcg.edu.br/ – Fones: (0xx83) 310 1467/1192 – Fax: (0xx83) 310 1273
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Prof: José Eustáquio Rangel de QueirozProf: José Eustáquio Rangel de Queiroz
Carga Horária: 60 horasCarga Horária: 60 horas
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Roteiro
Roteiro
1.7 Sistemas de Imageamento1.7.2 Base de Discussão1.6.3 Considerações Iniciais1.6.4 Sistemas de Imageamento1.6.5 EEM – Aplicações de Imageamento
1.7 Sistemas de Imageamento1.7.2 Base de Discussão1.6.3 Considerações Iniciais1.6.4 Sistemas de Imageamento1.6.5 EEM – Aplicações de Imageamento
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Processamento de Imagens x Sistema Visual Humano
Questões preliminares
QueQue diferenças de intensidade podem ser discriminadas?
QualQual é a resolução espacial do olho humano?
QuãoQuão precisamente o sistema visual-cérebro estima e compara distâncias e áreas?
ComoComo o olho percebe cores?
A partir de quais característicasquais características o olho- cérebro detecta e distingue objetos?
Processamento de Imagens x Sistema Visual Humano
Questões preliminares
QueQue diferenças de intensidade podem ser discriminadas?
QualQual é a resolução espacial do olho humano?
QuãoQuão precisamente o sistema visual-cérebro estima e compara distâncias e áreas?
ComoComo o olho percebe cores?
A partir de quais característicasquais características o olho- cérebro detecta e distingue objetos?
Base de Discussão
Base de Discussão
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Estrutura do Olho Humano I Estrutura do Olho Humano I
Considerações Iniciais I
Considerações Iniciais I
Nerv
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pti
co e
Feix
e V
asc
ula
r
Esclerótica
Eixo Visual
CoróideRetina
Fovea Centralis
Ponto Cego
TúnicasMúsculos Ciliares
Ligamentos Suspensórios do Cristalino
Íris
Córnea
Câmara Anterior
Cristalino
Corpo Ciliar
Câmara Posterior com Humor Vítreo
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Estrutura do Olho Humano II
Diâmetro ~20 mm
Córnea Tecido resistente e transparente
Membranas (túnicas) Retina, Coróide & Esclerótica
Íris Controle da quantidade de luz que entra no
olho
Face anterior Pigmento visível do olho
Estrutura do Olho Humano II
Diâmetro ~20 mm
Córnea Tecido resistente e transparente
Membranas (túnicas) Retina, Coróide & Esclerótica
Íris Controle da quantidade de luz que entra no
olho
Face anterior Pigmento visível do olho
Considerações Iniciais II
Considerações Iniciais II
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Estrutura do Olho Humano III
Pupila
Abertura central da íris
Diâmetro Variante entre 2 e 8 mm
Cristalino
Camadas concêntricas de células fibrosas
Suspenso pelos músculos ciliares
Composição 60 a 70% de H2O, ~6% de gordura e mais proteínas do que qualquer outro tecido do olho
Estrutura do Olho Humano III
Pupila
Abertura central da íris
Diâmetro Variante entre 2 e 8 mm
Cristalino
Camadas concêntricas de células fibrosas
Suspenso pelos músculos ciliares
Composição 60 a 70% de H2O, ~6% de gordura e mais proteínas do que qualquer outro tecido do olho
Considerações Iniciais III
Considerações Iniciais III
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Estrutura do Olho Humano IV
Cristalino
Coloração por pigmento levemente amarelado (intensificação com a idade)
Absorção de ~8% da luz visível
Absorção relativamente maior nos comprimentos de onda mais curtos
Absorção intensa da radiação IR e UV por proteínas em sua estrutura
Absorção excessiva de IR e/ou UV Possibilidade de danos na estrutura ocular
Estrutura do Olho Humano IV
Cristalino
Coloração por pigmento levemente amarelado (intensificação com a idade)
Absorção de ~8% da luz visível
Absorção relativamente maior nos comprimentos de onda mais curtos
Absorção intensa da radiação IR e UV por proteínas em sua estrutura
Absorção excessiva de IR e/ou UV Possibilidade de danos na estrutura ocular
Considerações Iniciais IV
Considerações Iniciais IV
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Estrutura do Olho Humano V
Retina Cones
Quantidade estimada ~6 a 7.106
Distribuição principalmente na região central da retina (Fóvea)
Sensibilização dependente de maior intensidade luminosa
Elevada sensibilidade a cores
Papel relevante Visão de alta luminância (Visão fotópicafotópica)
Estrutura do Olho Humano V
Retina Cones
Quantidade estimada ~6 a 7.106
Distribuição principalmente na região central da retina (Fóvea)
Sensibilização dependente de maior intensidade luminosa
Elevada sensibilidade a cores
Papel relevante Visão de alta luminância (Visão fotópicafotópica)
Considerações Iniciais V
Considerações Iniciais V
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Estrutura do Olho Humano VI
Retina Bastões ou Bastonetes
Quantidade estimada ~75 a 150.106
Distribuição principalmente pela superfície da retina
Elevada sensibilidade a níveis de iluminação reduzidos
Insensibilidade a estímulos cromáticos
Papel relevante Visão de baixa luminância (Visão escotópicaescotópica)
Estrutura do Olho Humano VI
Retina Bastões ou Bastonetes
Quantidade estimada ~75 a 150.106
Distribuição principalmente pela superfície da retina
Elevada sensibilidade a níveis de iluminação reduzidos
Insensibilidade a estímulos cromáticos
Papel relevante Visão de baixa luminância (Visão escotópicaescotópica)
Considerações Iniciais VI
Considerações Iniciais VI
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Estrutura do Olho Humano VII
Fóvea Depressão circular de ~1,5 mm de diâmetro
na retina Matriz sensora quadrada de dimensões
~(1,5 x 1,5) mm (liberdade de interpretação) Densidade de cones ~150.000 elementos
por mm2 (~337.000 elementos) Poder de resolução de um chip CCD de
média resolução Matriz receptora < (7 x 7) mm (mesmo número de elementos)
Estrutura do Olho Humano VII
Fóvea Depressão circular de ~1,5 mm de diâmetro
na retina Matriz sensora quadrada de dimensões
~(1,5 x 1,5) mm (liberdade de interpretação) Densidade de cones ~150.000 elementos
por mm2 (~337.000 elementos) Poder de resolução de um chip CCD de
média resolução Matriz receptora < (7 x 7) mm (mesmo número de elementos)
Considerações Iniciais VI
Considerações Iniciais VI
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Formação da Imagem no Olho I
Distância entre o centro focal do cristalino e a retina Variante entre ~17 mm (para D > 3 m) e ~14 mm (para D ≤ 3 m)
Formação da Imagem no Olho I
Distância entre o centro focal do cristalino e a retina Variante entre ~17 mm (para D > 3 m) e ~14 mm (para D ≤ 3 m)
Considerações Iniciais VII
Considerações Iniciais VII
hoho
CC
DD 17 mm17 mm
hrhr
C – Centro óptico do cristalino (lente)
ho – Altura do objetohr – Altura do objeto
C – Centro óptico do cristalino (lente)
ho – Altura do objetohr – Altura do objeto
17h
Dh ro
17h
Dh ro
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Formação da Imagem no Olho II
Exemplo
Se D=300m e ho=20m, então
Formação da Imagem Principalmente na área da fóvea
Percepção Visual Excitação relativa dos receptores de luz
Conversão de energia luminosa em impulsos elétricos Decodificação pelo cérebro
Formação da Imagem no Olho II
Exemplo
Se D=300m e ho=20m, então
Formação da Imagem Principalmente na área da fóvea
Percepção Visual Excitação relativa dos receptores de luz
Conversão de energia luminosa em impulsos elétricos Decodificação pelo cérebro
Considerações Iniciais VIII
Considerações Iniciais VIII
1730020 rh
17300
20 rh hr =1,13
mm hr =1,13
mm
1313
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Questão 02 (1/4)
Considere-se o diagrama
Questão 02 (1/4)
Considere-se o diagrama
Considerações Iniciais IX
Considerações Iniciais IX
0,25 m 0,014 m
dd
xx
d/2d/2x/2x/2
Imagem do ponto na fóvea
Menor ponto impresso discernível
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Questão 02 (2/4)
Seja x x o diâmetro da imagem retinal Assim:
Seja a fóvea considerada um arranjo quadrado de sensores com cerca de 337.000 elementos337.000 elementos
Assim: 337.000 elementos Arranjo quadrado de
aproximadamente 580 x 580 elementos
Questão 02 (2/4)
Seja x x o diâmetro da imagem retinal Assim:
Seja a fóvea considerada um arranjo quadrado de sensores com cerca de 337.000 elementos337.000 elementos
Assim: 337.000 elementos Arranjo quadrado de
aproximadamente 580 x 580 elementos
Considerações Iniciais X
Considerações Iniciais X
x =0,056d
x =0,056d0,014
2x
0,252d
0,0142x
0,252d
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Questão 02 (3/4)
Seja o arranjo quadrado de dimensões (1,5 x 1,5) mm(1,5 x 1,5) mm
1 linha1 linha 580 elementos580 elementos separados por separados por 579 espaços579 espaços s = 1,5mm/(580 + 579) = 1,5mm/1159
s 1,3.10-6 m
Se x < 1,3.10x < 1,3.10-6-6 m m Ponto não discernível pelo olho Assim:
x < 1,3.10x < 1,3.10-6-6 m m 0,056d 0,056d < 1,3.10< 1,3.10-6-6 m m
which translates into an array of size 580£ 580 elements. Assuming equal spacing between elements, this gives 580 elements and 579
spaces on a line 1.5 mm long. The size of each element and each space is then s =
[(1:5mm)=1; 159] = 1:3£10¡6 m. If the size (on the fovea) of the imaged dot is less than the
size of a single resolution element, we assume that the dot will be invisible to the eye.
In other words, the eye will not detect a dot if its diameter, d, is such that 0:07(d) <
1:3 £ 10¡6 m, or d < 18:6 £ 10¡6 m.
Questão 02 (3/4)
Seja o arranjo quadrado de dimensões (1,5 x 1,5) mm(1,5 x 1,5) mm
1 linha1 linha 580 elementos580 elementos separados por separados por 579 espaços579 espaços s = 1,5mm/(580 + 579) = 1,5mm/1159
s 1,3.10-6 m
Se x < 1,3.10x < 1,3.10-6-6 m m Ponto não discernível pelo olho Assim:
x < 1,3.10x < 1,3.10-6-6 m m 0,056d 0,056d < 1,3.10< 1,3.10-6-6 m m
which translates into an array of size 580£ 580 elements. Assuming equal spacing between elements, this gives 580 elements and 579
spaces on a line 1.5 mm long. The size of each element and each space is then s =
[(1:5mm)=1; 159] = 1:3£10¡6 m. If the size (on the fovea) of the imaged dot is less than the
size of a single resolution element, we assume that the dot will be invisible to the eye.
In other words, the eye will not detect a dot if its diameter, d, is such that 0:07(d) <
1:3 £ 10¡6 m, or d < 18:6 £ 10¡6 m.
Considerações Iniciais XI
Considerações Iniciais XI
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Questão 02 (4/4)
Logo:
0,056d 0,056d < 1,3.10< 1,3.10-6-6 m m d d < 1,3.10< 1,3.10-6-6 m/ m/0,0560,056
ou
d d < 23,21.10< 23,21.10-6-6 m m
Questão 02 (4/4)
Logo:
0,056d 0,056d < 1,3.10< 1,3.10-6-6 m m d d < 1,3.10< 1,3.10-6-6 m/ m/0,0560,056
ou
d d < 23,21.10< 23,21.10-6-6 m m
Considerações Iniciais XII
Considerações Iniciais XII
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Adaptação e Discriminação de Brilho I
Imagens digitais Gamas discretas de valores de brilho
Capacidade de discriminação pelo olho
Consideração importante Apresentação dos resultados do processamento
Sistema visual humano Enorme capacidade de adaptação à faixa de níveis de intensidade luminosa a que pode ser submetido
Adaptação e Discriminação de Brilho I
Imagens digitais Gamas discretas de valores de brilho
Capacidade de discriminação pelo olho
Consideração importante Apresentação dos resultados do processamento
Sistema visual humano Enorme capacidade de adaptação à faixa de níveis de intensidade luminosa a que pode ser submetido
Considerações Iniciais XIII
Considerações Iniciais XIII
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Adaptação e Discriminação de Brilho II Brilho subjetivo (Subjective brightness)
Intensidade luminosa conforme percebida pelo sistema visual humano
Adaptação e Discriminação de Brilho II Brilho subjetivo (Subjective brightness)
Intensidade luminosa conforme percebida pelo sistema visual humano
Considerações Iniciais XIV
Considerações Iniciais XIV
Função logarítmica da Função logarítmica da intensidade luminosa intensidade luminosa incidente no olhoincidente no olho
Função logarítmica da Função logarítmica da intensidade luminosa intensidade luminosa incidente no olhoincidente no olho
-6-6 -4-4 -2-2 00 22 44Log da Intensidade Luminosa (mL)Log da Intensidade Luminosa (mL)
Bri
lho S
ub
jeti
vo
Bri
lho S
ub
jeti
vo
EscotópicaEscotópicaFaix
a d
e A
dap
tação
FotópicaFotópica
BbBb
BaBa
Limite da OfuscaçãoLimite da Ofuscação
Limiar EscotópicoLimiar Escotópico
1919
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Adaptação e Discriminação de Brilho III Sensibilidade ao contraste
Aspecto de interesse Capacidade de discriminação de mudanças de brilho em qualquer nível específico de adaptação
Adaptação e Discriminação de Brilho III Sensibilidade ao contraste
Aspecto de interesse Capacidade de discriminação de mudanças de brilho em qualquer nível específico de adaptação
Considerações Iniciais XV
Considerações Iniciais XV
I Iluminação uniforme sobre uma área plana, larga o suficiente para ocupar todo o campo de visão
I Incremento de iluminação, em forma de flash de curta duração
I alto o bastante para provocar a percepção na mudança da intensidade luminosa (contraste entre regiões) Razão de WeberRazão de Weber
I alto o bastante para provocar a percepção na mudança da intensidade luminosa (contraste entre regiões) Razão de WeberRazão de Weber
II
I + I + II
2020
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Boa discriminação Boa discriminação de brilhode brilhoBoa discriminação Boa discriminação de brilhode brilho
Valores baixos de ∆I∆Icc/I/I representam discriminação ante pequenas alterações percentuais em intensidade
Valores baixos de ∆I∆Icc/I/I representam discriminação ante pequenas alterações percentuais em intensidade
Adaptação e Discriminação de Brilho IV Razão de Weber
Adaptação e Discriminação de Brilho IV Razão de Weber
Considerações Iniciais XVI
Considerações Iniciais XVI
II
R CW
II
R CW
IC – Valor de I que torna perceptível o contraste entre regiões
IC – Valor de I que torna perceptível o contraste entre regiões
-4-4 -3-3 -2-2 -1-1 00 11
log Ilog I
log
I C
/I
log
I C
/I
22 33 44-2,0-2,0
-1,5-1,5
-1,0-1,0
-0,5-0,5
1,01,0
0,50,5
00
2121
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Adaptação e Discriminação de Brilho V Faixas de Mach
Adaptação e Discriminação de Brilho V Faixas de Mach
Considerações Iniciais XVII
Considerações Iniciais XVII
II
3131
00
159159
127127
9595
6363
223223
191191
255255
00 11 22 33 44 55 66 77 88
2222
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Adaptação e Discriminação de Brilho VI
Contraste Simultâneo I Fenômeno segundo o qual a luminância do
fundo da cena influencia na percepção da luminância dos objetos contidos na cena
Efeito visual segundo o qual um objeto parece mais brilhante e menor contra um fundo escuro do que contra um fundo claro
Intensificação da diferença entre dois tons de cinza diferentes, em contato direto, em função do contraste
Adaptação e Discriminação de Brilho VI
Contraste Simultâneo I Fenômeno segundo o qual a luminância do
fundo da cena influencia na percepção da luminância dos objetos contidos na cena
Efeito visual segundo o qual um objeto parece mais brilhante e menor contra um fundo escuro do que contra um fundo claro
Intensificação da diferença entre dois tons de cinza diferentes, em contato direto, em função do contraste
Considerações Iniciais XVIII
Considerações Iniciais XVIII
www.cs.ubc.ca/nest/imager/contributions/flinn/Illusions/BW/bw.htmlwww.cs.ubc.ca/nest/imager/contributions/flinn/Illusions/BW/bw.html
2323
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Adaptação e Discriminação de Brilho VII Contraste Simultâneo II
Adaptação e Discriminação de Brilho VII Contraste Simultâneo II
Considerações Iniciais XIX
Considerações Iniciais XIX
www.cs.ubc.ca/nest/imager/contributions/flinn/Illusions/BW/bw.htmlwww.cs.ubc.ca/nest/imager/contributions/flinn/Illusions/BW/bw.html
Alteração aparente em função da Alteração aparente em função da alteração da luminância do fundoalteração da luminância do fundoAlteração aparente em função da Alteração aparente em função da alteração da luminância do fundoalteração da luminância do fundo
Luminância dos quadrados Luminância dos quadrados internos constanteinternos constante Luminância dos quadrados Luminância dos quadrados internos constanteinternos constante
2424
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Adaptação e Discriminação de Brilho VIII Contraste Simultâneo de Cores I
Adaptação e Discriminação de Brilho VIII Contraste Simultâneo de Cores I
Considerações Iniciais XX
Considerações Iniciais XX
http://www.prepress-center.fi/icc/pdf/Postscriptum_ICC_SBrues.pdfhttp://www.prepress-center.fi/icc/pdf/Postscriptum_ICC_SBrues.pdfhttp://www.colorsystem.com/projekte/engl/17chee.htmhttp://www.colorsystem.com/projekte/engl/17chee.htm
M. E. CHEVREUILM. E. CHEVREUIL (1839)M. E. CHEVREUILM. E. CHEVREUIL (1839)
VERT
VERT-BLEU
BLEU
BLEU-VIOLET
VIOLET
VIOLET-ROUGE
ROUGE
ORANGE-JAUNE
ORANGE
JAUNE
JAUNE-VERT
VERT
VERT-BLEU
BLEU
BLEU-VIOLET
VIOLET
VIOLET-ROUGE
ROUGE
ORANGE-
ROUGE-ORANGE
ORANGE
JAUNE
JAUNE-VERT
2525
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Adaptação e Discriminação de Brilho VIII Contraste Simultâneo de Cores II
Adaptação e Discriminação de Brilho VIII Contraste Simultâneo de Cores II
Considerações Iniciais XXI
Considerações Iniciais XXI
2626
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Adaptação e Discriminação de Brilho IX Contraste Simultâneo de Cores III
Adaptação e Discriminação de Brilho IX Contraste Simultâneo de Cores III
Considerações Iniciais XXII
Considerações Iniciais XXII
2727
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Adaptação e Discriminação de Brilho IX Contraste Simultâneo de Cores IV
Adaptação e Discriminação de Brilho IX Contraste Simultâneo de Cores IV
Considerações Iniciais XXIII
Considerações Iniciais XXIII
2828
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Adaptação e Discriminação de Brilho IV Ilusões I
Adaptação e Discriminação de Brilho IV Ilusões I
Considerações Iniciais XXIV
Considerações Iniciais XXIV
2929
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Adaptação e Discriminação de Brilho IV Ilusões II
Adaptação e Discriminação de Brilho IV Ilusões II
Considerações Iniciais XXV
Considerações Iniciais XXV
3030
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Exercício 01 Implementar um gerador de ilusões de
ótica Selecionar 10 efeitos, 5 acromáticos e 5
cromáticos;
Possibilitar a customização conveniente de cada efeito selecionado.
Exercício 01 Implementar um gerador de ilusões de
ótica Selecionar 10 efeitos, 5 acromáticos e 5
cromáticos;
Possibilitar a customização conveniente de cada efeito selecionado.
http://www.exploratorium.edu/exhibits/f_exhibits.htmlhttp://www.exploratorium.edu/exhibits/f_exhibits.html
Considerações Iniciais XXVI
Considerações Iniciais XXVI
3131
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Tópicos para Reflexão
Intuição e análise humana Papel relevante na seleção de técnicas para processamento de imagens Julgamentos visuais (subjetivos)
Compreensão básica da percepção visual humana Essencial para o PDI (aquisição de imagens à interpretação dos resultados)
Concepção de sensores Sistema visual humano
Tópicos para Reflexão
Intuição e análise humana Papel relevante na seleção de técnicas para processamento de imagens Julgamentos visuais (subjetivos)
Compreensão básica da percepção visual humana Essencial para o PDI (aquisição de imagens à interpretação dos resultados)
Concepção de sensores Sistema visual humano
Considerações Iniciais XXVII
Considerações Iniciais XXVII
3232
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Olho Câmera digital multimegapixel
Lente (cristalino) Zoom ajustável
Diafragma (íris/pupila) Entrada de luz automaticamente controlada (2-8 mm)
Sensor plano 108 pixels
Função de transferência do sensor Sensibilidade à faixa mesópica (~380 a ~700 nm)
Olho Câmera digital multimegapixel
Lente (cristalino) Zoom ajustável
Diafragma (íris/pupila) Entrada de luz automaticamente controlada (2-8 mm)
Sensor plano 108 pixels
Função de transferência do sensor Sensibilidade à faixa mesópica (~380 a ~700 nm)
Considerações Iniciais XXVIII
Considerações Iniciais XXVIII
3333
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Câmara Digital I
Aspecto-chave para a aquisição Resolução EspacialResolução Espacial ou Qualidade Qualidade MegaPixelMegaPixel
Resolução mais alta Custo mais elevado
Qualidade da Foto Razão MegaPixelRazão MegaPixel não é o único fator de definição da qualidade Razão MegaPixelRazão MegaPixel Cálculo a partir da
interpolação dos pixels xx e yy e das 3 cores primárias do sistema RGB (muito subjetivo) Verificação das características da câmara e
comparação com câmaras similares de concorrentes
Câmara Digital I
Aspecto-chave para a aquisição Resolução EspacialResolução Espacial ou Qualidade Qualidade MegaPixelMegaPixel
Resolução mais alta Custo mais elevado
Qualidade da Foto Razão MegaPixelRazão MegaPixel não é o único fator de definição da qualidade Razão MegaPixelRazão MegaPixel Cálculo a partir da
interpolação dos pixels xx e yy e das 3 cores primárias do sistema RGB (muito subjetivo) Verificação das características da câmara e
comparação com câmaras similares de concorrentes
Considerações Iniciais XXVIII
Considerações Iniciais XXVIII
3434
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Câmara Digital I
Compressão
ComoComo a foto é adequada ao dispositivo de armazenamento disponível Armazenamento usual no formato JPG/JPEG
(JJoint PPhotographic EExpert GGroup) ou alguma tecnologia “sem perdas“
Aumento da taxa de compressão Perda na qualidade da imagem mais perceptível
Possibilidade de armazenamento sem compressão Formato usual TIF/ TIFF (TTagged IImage FFile FFormat)
Câmara Digital I
Compressão
ComoComo a foto é adequada ao dispositivo de armazenamento disponível Armazenamento usual no formato JPG/JPEG
(JJoint PPhotographic EExpert GGroup) ou alguma tecnologia “sem perdas“
Aumento da taxa de compressão Perda na qualidade da imagem mais perceptível
Possibilidade de armazenamento sem compressão Formato usual TIF/ TIFF (TTagged IImage FFile FFormat)
Considerações Iniciais XXIX
Considerações Iniciais XXIX
3535
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Câmara Digital II Câmara Digital II
Considerações Iniciais XXX
Considerações Iniciais XXX
Qualidade
MPixel
ResoluçãoEspacial(pixels)
Dimensões da foto
c/ 200dpi
Dimensões da foto
c/ 300dpi
Tamanho do arquivo
s/compressão (formato tif)
Tamanho aprox. do arquivo c/
resolução fina (formato jpg)
# aprox. defotos com
resolução fina(128 Mb)
0,33 640 x 480 3,2 x 2,4 2,1 x 1,6 900 kb 120 kb 1058
1,00 1152 x 864 5,8 x 4,3 3,8 x 2,9 2,85 Mb 325 kb 400
1,31 1280 x 960 6,4 x 4,8 4,3 x 3,2 3,52 Mb 380 kb 335
1,34 1280 x 1024 6,4 x 5,1 4,3 x 3,4 3,75 Mb 383 kb 330
2,11 1600 x 1200 8,0 x 6,0 5,3 x 4,0 5,50 Mb 550 kb 171
2,50 1712 x 1368 8,5 x 7,0 5,7 x 4,6 6,71 Mb 612 kb 150
3,34 2048 x 1536 10,2 x 7,7 6,8 x 5,1 9,00 Mb 1,2 Mb 100
4,00 2240 x 1680 11,2 x 8,4 7,5 x 5,6 10,80 Mb 1,5 Mb 86
6,17 3024 x 2016 15,0 x 10,0 10,1 x 6,7 17,50 Mb 2,2 Mb 55
3636
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Olho Taxa de transmissão de dados USB2
Nervo Óptico 250.103 neurônios
Tensão de saída Variável em CADA nervo
Taxa de Amostragem Neural 17,5.106 amostras/s, 12.8 bits por amostra
Taxa de Transmissão 224 Mbps por olho (Sistema de ~½ Gbps)
Compressão Inibição lateral entre os neurônios retinianos
Olho Taxa de transmissão de dados USB2
Nervo Óptico 250.103 neurônios
Tensão de saída Variável em CADA nervo
Taxa de Amostragem Neural 17,5.106 amostras/s, 12.8 bits por amostra
Taxa de Transmissão 224 Mbps por olho (Sistema de ~½ Gbps)
Compressão Inibição lateral entre os neurônios retinianos
Considerações Iniciais XXXI
Considerações Iniciais XXXI
3737
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Sistema de Imageamento Questões preliminares
O queO que o sistema imageia?
ComoComo o sistema forma a imagem?
Com queCom que qualidade a imagem é formada?
Para quePara que aplicação se destina a imagem?
Natureza do Sinal de Origem Eletromagnética Mecânica
Acústica Forças de contato
Sistema de Imageamento Questões preliminares
O queO que o sistema imageia?
ComoComo o sistema forma a imagem?
Com queCom que qualidade a imagem é formada?
Para quePara que aplicação se destina a imagem?
Natureza do Sinal de Origem Eletromagnética Mecânica
Acústica Forças de contato
Sistemas de Imageamento I
Sistemas de Imageamento I
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Espectro Eletromagnético
Faixa contínua de REM De comprimentos de onda muito curtos
(<300x10-9m) e alta energia a comprimentos de onda muito longos (da
ordem de km) e baixa energia
Relação entre a energia e o comprimento de onda (e, portanto, à freqüência)
Praticamente todas as subfaixas do EEM estão associadas a aplicações humanas
Espectro Eletromagnético
Faixa contínua de REM De comprimentos de onda muito curtos
(<300x10-9m) e alta energia a comprimentos de onda muito longos (da
ordem de km) e baixa energia
Relação entre a energia e o comprimento de onda (e, portanto, à freqüência)
Praticamente todas as subfaixas do EEM estão associadas a aplicações humanas
Sistemas de Imageamento III
Sistemas de Imageamento III
http://www.ccrs.nrcan.gc.ca/ccrs/learn/tutorials/fundam/chapter1/http://www.ccrs.nrcan.gc.ca/ccrs/learn/tutorials/fundam/chapter1/
3939
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Espectro Eletromagnético Espectro Eletromagnético
Sistemas de Imageamento IV
Sistemas de Imageamento IV
103
102
10 1 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 10-
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Comprimento de Onda
(m)
Freqüência (Hz)
Mais curtos
Mais altas
Molécula de ÁguaProteína
VírusBactéri
a
Célula
Ponto
Bola de BaseballCampo de
FutebolCasa
Rádio AM
Cavidade de RF Rádio FM
Forno de Microonda
sRADAR
Seres Humanos
Lâmpadas Incandescent
es
ALS Equipamentos de Raios X
Elementos Radioativo
s
ONDAS DE RÁDIO
MICROONDAS
INFRAVERMELHO ULTRAVIOLETA RAIOS X “PESADOS”
RAIOS RAIOS X “LEVES”
700 600 500 400700 600 500 400
Radiação Radiação Infravermelha Infravermelha
(IR)(IR)
Radiação Radiação Ultravioleta Ultravioleta
(UV)(UV)
Comprimento de Onda (nm)Comprimento de Onda (nm)Radiação VisívelRadiação Visível
ALSALS (AAdvanced LLight SSource)
4040
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Imageamento Biomédico I
Propósito
Geração de imagens do interior do corpo humano vivo, visando à diagnose médica
Área multidisciplinar Física (radiação, interação matéria-energia) Matemática (álgebra linear, cálculo,
estatística) Biologia/Fisiologia (corpo humano) Engenharia (hardware) Ciência da Computação (reconstrução de
imagens, processamento de sinais)
Imageamento Biomédico I
Propósito
Geração de imagens do interior do corpo humano vivo, visando à diagnose médica
Área multidisciplinar Física (radiação, interação matéria-energia) Matemática (álgebra linear, cálculo,
estatística) Biologia/Fisiologia (corpo humano) Engenharia (hardware) Ciência da Computação (reconstrução de
imagens, processamento de sinais)
EEM - Aplicações de Imageamento I
EEM - Aplicações de Imageamento I
4141
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Imageamento Biomédico II
Faixas espectrais de interesse e produtos gerados
Imageamento Biomédico II
Faixas espectrais de interesse e produtos gerados
EEM - Aplicações de Imageamento II
EEM - Aplicações de Imageamento II
MRI (MRI (Magnetic Resonance ImagingMagnetic Resonance Imaging))MRI (MRI (Magnetic Resonance ImagingMagnetic Resonance Imaging))UltrassonografiaUltrassonografia Tomografia ÓpticaTomografia Óptica RadiografiaRadiografia
CT (CT (Computed TomographyComputed Tomography))CT (CT (Computed TomographyComputed Tomography))
103
102
10 1 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 10-
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7101
81019 1020
Comprimento de Onda
(m)
Freqüência (Hz)
ONDAS DE RÁDIO
MICROONDAS
INFRAVERMELHO ULTRAVIOLETA RAIOS X “PESADOS”
RAIOS X “LEVES”
4444 5555 66661111 2222 3333
PET (PET (Positron Emission TomographyPositron Emission Tomography)/)/SPECT (SPECT (Single Photon Emission Computed TomographySingle Photon Emission Computed Tomography))
PET (PET (Positron Emission TomographyPositron Emission Tomography)/)/SPECT (SPECT (Single Photon Emission Computed TomographySingle Photon Emission Computed Tomography))
4242
DSC/CCT/UFCGDSC/CCT/UFCG
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Imageamento Biomédico III –
UltrassonografiaUltrassonografia Imageamento Biomédico III –
UltrassonografiaUltrassonografia
EEM - Aplicações de Imageamento III
EEM - Aplicações de Imageamento III
Ano da descoberta 1952 (Clínico: 1962)
Natureza da radiação Ondas mecânicas (não ionizante)
Freqüência 1 – 10 MHz
Comprimento de onda 1 – 10-1 mm
Princípio de imageamento
Registro de ecos de descontinuidades na densidade/ velocidade do som no tecido imageado
Extensão do imageamento < 20 cm
Resolução Alta (milimétrica)
AplicaçõesImageamento de tecidos moles, fluxo sangüíneo (Doppler)
Ano da descoberta 1952 (Clínico: 1962)
Natureza da radiação Ondas mecânicas (não ionizante)
Freqüência 1 – 10 MHz
Comprimento de onda 1 – 10-1 mm
Princípio de imageamento
Registro de ecos de descontinuidades na densidade/ velocidade do som no tecido imageado
Extensão do imageamento < 20 cm
Resolução Alta (milimétrica)
AplicaçõesImageamento de tecidos moles, fluxo sangüíneo (Doppler)
4343
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Imageamento Biomédico IV – UltrassonografiaUltrassonografia (Exemplos)
Imageamento Biomédico IV – UltrassonografiaUltrassonografia (Exemplos)
EEM - Aplicações de Imageamento IV
EEM - Aplicações de Imageamento IV
Feto com 12 semanasFeto com 12 semanas
Ultrassonografia 3D Feto com 40 semanasUltrassonografia 3D Feto com 40 semanas
4444
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Imageamento Biomédico V – Ressonância Ressonância MagnéticaMagnética
Imageamento Biomédico V – Ressonância Ressonância MagnéticaMagnética
EEM - Aplicações de Imageamento V
EEM - Aplicações de Imageamento V
http://w3.ualg.pt/~cmsilva/_private/RMN_Mestrado.pdfhttp://w3.ualg.pt/~cmsilva/_private/RMN_Mestrado.pdf
Ano da descoberta1945 ([NMR] Bloch), 1971 (Damadian), 1973 (Lauterbur), 1977 (Mansfield)
Natureza da radiação RF (não ionizante)
Energia ~10-7 eV
Comprimento de onda 30 – 3 m
Princípio de imageamentoDetecção da RF emitida em resposta (eco) à indução de movimentos nos spins de prótons
Extensão do imageamento Corpo inteiro
Resolução Alta (milimétrica)
Aplicações Imageamento funcional
Ano da descoberta1945 ([NMR] Bloch), 1971 (Damadian), 1973 (Lauterbur), 1977 (Mansfield)
Natureza da radiação RF (não ionizante)
Energia ~10-7 eV
Comprimento de onda 30 – 3 m
Princípio de imageamentoDetecção da RF emitida em resposta (eco) à indução de movimentos nos spins de prótons
Extensão do imageamento Corpo inteiro
Resolução Alta (milimétrica)
Aplicações Imageamento funcional
4545
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Imageamento Biomédico VI – Ressonância Ressonância MagnéticaMagnética (Exemplos)
Imageamento Biomédico VI – Ressonância Ressonância MagnéticaMagnética (Exemplos)
EEM - Aplicações de Imageamento VI
EEM - Aplicações de Imageamento VI
CérebroCérebro
Coração (eixo longitudinal) Manual e Semi-automáticoCoração (eixo longitudinal) Manual e Semi-automático
CabeçaCabeça
11
22
4646
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Imageamento Biomédico VII – Tomografia ÓpticaTomografia Óptica Imageamento Biomédico VII – Tomografia ÓpticaTomografia Óptica
EEM - Aplicações de Imageamento VII
EEM - Aplicações de Imageamento VII
Ano da descoberta 1989 (Barbour)
Natureza da radiação Radiação IR (não ionizante)
Energia ~1 eV
Comprimento de onda 6.102 – 103 nm
Princípio de imageamentoInteração (absorção, espalhamento) da luz com o tecido
Extensão do imageamento ~103 cm3
Resolução Baixa (~1 cm)
Aplicações Perfusão, imageamento funcional
Ano da descoberta 1989 (Barbour)
Natureza da radiação Radiação IR (não ionizante)
Energia ~1 eV
Comprimento de onda 6.102 – 103 nm
Princípio de imageamentoInteração (absorção, espalhamento) da luz com o tecido
Extensão do imageamento ~103 cm3
Resolução Baixa (~1 cm)
Aplicações Perfusão, imageamento funcional
http://www.nirx.net/technology/ot.htmlhttp://www.nirx.net/technology/ot.html
4747
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Imageamento Biomédico VIII – Tomografia Tomografia ÓpticaÓptica (Exemplos)
Imageamento Biomédico VIII – Tomografia Tomografia ÓpticaÓptica (Exemplos)
EEM - Aplicações de Imageamento VIII
EEM - Aplicações de Imageamento VIII
Manchas de hematoxilina/ eosina na seção transversal da bochecha de um hamster
Manchas de hematoxilina/ eosina na seção transversal da bochecha de um hamster
100 m
Cérebro Cérebro
4848
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Imageamento Biomédico IX – Raios XRaios X Imageamento Biomédico IX – Raios XRaios X
EEM - Aplicações de Imageamento IX
EEM - Aplicações de Imageamento IX
Ano da descoberta 1895 (Röntgen, NP 1905)
Natureza da radiação Raios X (fótons) (ionizante)
Energia 10-1 – 102 keV
Comprimento de onda 10 – 10-2 nm
Princípio de imageamentoPenetração dos raios X no tecido e geração de um produto com base em diferenças de densidade
Extensão do imageamento Corpo inteiro
Resolução Altíssima (submilimétrica)
AplicaçõesMasteologia, otorrinolaringologia, ortopedia, odontologia, cardiologia, etc.
Ano da descoberta 1895 (Röntgen, NP 1905)
Natureza da radiação Raios X (fótons) (ionizante)
Energia 10-1 – 102 keV
Comprimento de onda 10 – 10-2 nm
Princípio de imageamentoPenetração dos raios X no tecido e geração de um produto com base em diferenças de densidade
Extensão do imageamento Corpo inteiro
Resolução Altíssima (submilimétrica)
AplicaçõesMasteologia, otorrinolaringologia, ortopedia, odontologia, cardiologia, etc.
4949
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Imageamento Biomédico X – Raios XRaios X (Exemplos) Imageamento Biomédico X – Raios XRaios X (Exemplos)
EEM - Aplicações de Imageamento X
EEM - Aplicações de Imageamento X
5050
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Imageamento Biomédico XI – Tomografia Tomografia Computadorizada de Raios XComputadorizada de Raios X
Imageamento Biomédico XI – Tomografia Tomografia Computadorizada de Raios XComputadorizada de Raios X
EEM - Aplicações de Imageamento XI
EEM - Aplicações de Imageamento XI
Ano da descoberta 1972 (Hounsfield, NP 1979)
Natureza da radiação Raios X (fótons) (ionizante)
Energia 10 – 102 keV
Comprimento de onda 10-1 – 10-2 nm
Princípio de imageamento
Tomada de imagens de raios X de vários ângulos, a partir dos quais ocorre a computação de vistas tomográficas (“fatiadas")
Extensão do imageamento Corpo inteiro
Resolução Alta (milimétrica)
AplicaçõesImageamento de tecidos moles (cérebro, coração, estômago, etc.)
Ano da descoberta 1972 (Hounsfield, NP 1979)
Natureza da radiação Raios X (fótons) (ionizante)
Energia 10 – 102 keV
Comprimento de onda 10-1 – 10-2 nm
Princípio de imageamento
Tomada de imagens de raios X de vários ângulos, a partir dos quais ocorre a computação de vistas tomográficas (“fatiadas")
Extensão do imageamento Corpo inteiro
Resolução Alta (milimétrica)
AplicaçõesImageamento de tecidos moles (cérebro, coração, estômago, etc.)
5151
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Imageamento Biomédico XII – Tomografia Tomografia Computadorizada de Raios XComputadorizada de Raios X (Exemplos)
Imageamento Biomédico XII – Tomografia Tomografia Computadorizada de Raios XComputadorizada de Raios X (Exemplos)
EEM - Aplicações de Imageamento XII
EEM - Aplicações de Imageamento XII
5252
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Imageamento Biomédico XIII – Imageamento Nuclear (PET/SPECT)Imageamento Nuclear (PET/SPECT)
Imageamento Biomédico XIII – Imageamento Nuclear (PET/SPECT)Imageamento Nuclear (PET/SPECT)
EEM - Aplicações de Imageamento XIII
EEM - Aplicações de Imageamento XIII
Ano da descoberta 1953 (PET), 1963 (SPECT)
Natureza da radiação Raios (ionizante)
Energia > 102 keV
Comprimento de onda < 10-1 nm
Princípio de imageamentoImageamento com câmeras de raios X do acúmulo ou retirada de isótopos radioativos no corpo vivo
Extensão do imageamento Corpo inteiro
Resolução Média - Baixa (mm - cm)
AplicaçõesImageamento funcional (detecção de câncer, processos metabólicos, infarto do miocárdio)
Ano da descoberta 1953 (PET), 1963 (SPECT)
Natureza da radiação Raios (ionizante)
Energia > 102 keV
Comprimento de onda < 10-1 nm
Princípio de imageamentoImageamento com câmeras de raios X do acúmulo ou retirada de isótopos radioativos no corpo vivo
Extensão do imageamento Corpo inteiro
Resolução Média - Baixa (mm - cm)
AplicaçõesImageamento funcional (detecção de câncer, processos metabólicos, infarto do miocárdio)
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Imageamento Biomédico XIV – Imageamento Nuclear (PET/SPECT)Imageamento Nuclear (PET/SPECT)
Imageamento Biomédico XIV – Imageamento Nuclear (PET/SPECT)Imageamento Nuclear (PET/SPECT)
EEM - Aplicações de Imageamento XIV
EEM - Aplicações de Imageamento XIV
Câncer de Mama (PET) Câncer de Mama (PET)
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Exercício 02 Considerando o diagrama do slide 4141
Explicar com o auxílio de ilustrações os princípios de funcionamento de cada uma das tecnologias presentes no diagrama;
Verificar e citar variantes dessas tecnologias
Exercício 02 Considerando o diagrama do slide 4141
Explicar com o auxílio de ilustrações os princípios de funcionamento de cada uma das tecnologias presentes no diagrama;
Verificar e citar variantes dessas tecnologias
EEM - Aplicações de Imageamento XV
EEM - Aplicações de Imageamento XV
5555
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Exercício 03 Tomando como base o diagrama da
transparência 4141 e as descrições sumariadas dos slides 4242 a 5353
Detalhar as principais aplicações de imageamento no domínio do Sensoriamento RemotoSensoriamento Remoto nos mesmos moldes apresentados para a BiomedicinaBiomedicina;
Construir uma síntese gráfica nos moldes da ilustração do slide 41; e
Apresentar exemplos das aplicações
Exercício 03 Tomando como base o diagrama da
transparência 4141 e as descrições sumariadas dos slides 4242 a 5353
Detalhar as principais aplicações de imageamento no domínio do Sensoriamento RemotoSensoriamento Remoto nos mesmos moldes apresentados para a BiomedicinaBiomedicina;
Construir uma síntese gráfica nos moldes da ilustração do slide 41; e
Apresentar exemplos das aplicações
EEM - Aplicações de Imageamento XV
EEM - Aplicações de Imageamento XV
5656
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Imagem Quantização de cada dimensão e do valor
da função Conversão em uma gama limitada de valores discretos
Imagem Quantização de cada dimensão e do valor
da função Conversão em uma gama limitada de valores discretos
Dimensões do Imageamento IDimensões do
Imageamento I
f(x,y,z,,t) f(x,y,z,,t)
Função de imagemFunção de imagem
Coordenada verticalCoordenada verticalCoordenada horizontalCoordenada horizontal
Comprimento de ondaComprimento de onda
TempoTempo
Coordenada de Coordenada de profundidadeprofundidade
5757
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Imagem Descrição como uma função 5D
3 dimensões espaciaisespaciais xx, yy, zz 1 dimensão espectralespectral (comprimento
de onda) Generalização quando não se trata de sinais
eletromagnéticos
1 dimensão temporaltemporal tt (tempo) Tempo de exposição Freqüência de repetição
Imagem Descrição como uma função 5D
3 dimensões espaciaisespaciais xx, yy, zz 1 dimensão espectralespectral (comprimento
de onda) Generalização quando não se trata de sinais
eletromagnéticos
1 dimensão temporaltemporal tt (tempo) Tempo de exposição Freqüência de repetição
Dimensões do Imageamento II
Dimensões do Imageamento II
5858
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Imagem Descrição como uma função 5D
3 dimensões espaciaisespaciais xx, yy, zz 1 dimensão espectralespectral (comprimento
de onda) Generalização quando não se trata de sinais
eletromagnéticos
1 dimensão temporaltemporal tt (tempo) Tempo de exposição Freqüência de repetição
Imagem Descrição como uma função 5D
3 dimensões espaciaisespaciais xx, yy, zz 1 dimensão espectralespectral (comprimento
de onda) Generalização quando não se trata de sinais
eletromagnéticos
1 dimensão temporaltemporal tt (tempo) Tempo de exposição Freqüência de repetição
Dimensões do Imageamento IIA
Dimensões do Imageamento IIA
5959
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Imagem Descrição como uma função 5D
1 dimensão espectralespectral (comprimento de onda)
Imagem Descrição como uma função 5D
1 dimensão espectralespectral (comprimento de onda)
Dimensões do Imageamento IIB
Dimensões do Imageamento IIB
http://www.spotimage.fr/web/en/233-resolution-and-spectral-bands.php
http://www.nasaimages.org/luna/servlet/detail/nasaNAS~4~4~11646~113669:SRTM-Radar---Landsat-Image-Comparis
6060
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Imagem Descrição como uma função 5D
1 dimensão temporaltemporal tt (tempo)
Imagem Descrição como uma função 5D
1 dimensão temporaltemporal tt (tempo)
Dimensões do Imageamento IIC
Dimensões do Imageamento IIC
http://eros.usgs.gov/products/satellite/
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Dimensões do Imageamento I Densitometria
QualQual a propriedade física imageada
Dimensão espacial Projeção, imagem de distâncias1 ou
reconstrução tomográfica Emissão, transmissão ou reflexão luminosa Sensoriamento da Luz
Sistema sensor ativo ou passivo
Dimensão espectral Seleção e multiplexação espectral
Dimensões do Imageamento I Densitometria
QualQual a propriedade física imageada
Dimensão espacial Projeção, imagem de distâncias1 ou
reconstrução tomográfica Emissão, transmissão ou reflexão luminosa Sensoriamento da Luz
Sistema sensor ativo ou passivo
Dimensão espectral Seleção e multiplexação espectral
Dimensões do Imageamento III
Dimensões do Imageamento III
1 http://preprints.stat.ucla.edu/374/wu.pdf1 http://preprints.stat.ucla.edu/374/wu.pdf
6262
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Dimensões do Imageamento II
Dimensão temporal Integração
Ponto, linha, área ou volume
Digitalização direta ou imageamento intermediário (fotografia)
Dimensão volumétrica (Imageamento de profundidade)
Triangulação Tempo de Propagação Fase (Interferometria)
Dimensões do Imageamento II
Dimensão temporal Integração
Ponto, linha, área ou volume
Digitalização direta ou imageamento intermediário (fotografia)
Dimensão volumétrica (Imageamento de profundidade)
Triangulação Tempo de Propagação Fase (Interferometria)
Dimensões do Imageamento III
Dimensões do Imageamento III
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Aspectos Densitométricos I
QualQual a propriedade física imageada Emissão, reflexão ou transmissão da luz por
uma superfície Distribuição da densidade de uma dada
molécula, átomo ou partícula elementar Topologia de uma superfície Propriedades elásticas de um objeto
Quão bemQuão bem a propriedade física imageada pode ser descrita
Aspectos Densitométricos I
QualQual a propriedade física imageada Emissão, reflexão ou transmissão da luz por
uma superfície Distribuição da densidade de uma dada
molécula, átomo ou partícula elementar Topologia de uma superfície Propriedades elásticas de um objeto
Quão bemQuão bem a propriedade física imageada pode ser descrita
Dimensões do Imageamento III
Dimensões do Imageamento III
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Exemplos de Propriedades Físicas Imageadas
Emissão Astronomia Autorradiografia
Emissão Excitada Fluorescência
Transmissão Microscopia luminosa Escaneamento de filme Raio X clássico
Exemplos de Propriedades Físicas Imageadas
Emissão Astronomia Autorradiografia
Emissão Excitada Fluorescência
Transmissão Microscopia luminosa Escaneamento de filme Raio X clássico
Dimensões do Imageamento IV
Dimensões do Imageamento IV
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Exemplos de Propriedades Físicas Imageadas Reflexão
Fotografia (Analógica ou Digital) Escaneamento de Documentos Fax Imagem orbital (Meteorológica ou de
Recursos Naturais)
Exemplos de Propriedades Físicas Imageadas Reflexão
Fotografia (Analógica ou Digital) Escaneamento de Documentos Fax Imagem orbital (Meteorológica ou de
Recursos Naturais)
Dimensões do Imageamento V
Dimensões do Imageamento V
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Aspectos Densitométricos II
QualQual a resolução densitométrica
QualQual a relação sinal/ruído
QualQual a resolução radiométrica desejada
ComoComo cada tom de cinza (valor de brilho) se relaciona (linear ou logaritmicamente) a cada propriedade física de interesse
QuãoQuão acurada a linearidade
Aspectos Densitométricos II
QualQual a resolução densitométrica
QualQual a relação sinal/ruído
QualQual a resolução radiométrica desejada
ComoComo cada tom de cinza (valor de brilho) se relaciona (linear ou logaritmicamente) a cada propriedade física de interesse
QuãoQuão acurada a linearidade
Dimensões do Imageamento VI
Dimensões do Imageamento VI
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Resolução de Contraste - Considerações
Corretude do tempo de exposição Uso correto da faixa dinâmica do sensor
Melhor ferramenta Histograma da imagem
Número de bits Relação sinal/ruído
Correção da escala de cinza Freqüentemente necessária
Resolução de Contraste - Considerações
Corretude do tempo de exposição Uso correto da faixa dinâmica do sensor
Melhor ferramenta Histograma da imagem
Número de bits Relação sinal/ruído
Correção da escala de cinza Freqüentemente necessária
Dimensões do Imageamento VII
Dimensões do Imageamento VII
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Histograma Típico Histograma Típico
Dimensões do Imageamento VII
Dimensões do Imageamento VII
50 100 150 2502000
100
200
300
500
400
0
600
Níveis de Cinza
Fre
qü
ên
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Estatísticas Típicas Estatísticas Típicas
Dimensões do Imageamento VIII
Dimensões do Imageamento VIII
MédiaMédiaDesvio PadrãoDesvio Padrão
MedianaMediana# de Pixels# de Pixels
med = soma(pmed = soma(px,yx,y)/(x*y))/(x*y)
desvpad =((soma(pdesvpad =((soma(px,yx,y*p*px,yx,y)/(x*y)) - (med * med)))/(x*y)) - (med * med))1/21/2
var = (desvpad)*(desvpad)var = (desvpad)*(desvpad)
7070
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Exercício 03 Implementar um gerador de histogramas,
no qual o usuário possa selecionar formas de visualização, conforme seu interesse
Histograma típico, por canal e integrado;
Perfil de linha ou de coluna; e
Perfil 3D de linhas ou de colunas.
Exercício 03 Implementar um gerador de histogramas,
no qual o usuário possa selecionar formas de visualização, conforme seu interesse
Histograma típico, por canal e integrado;
Perfil de linha ou de coluna; e
Perfil 3D de linhas ou de colunas.
http://zone.ni.com/devzone/conceptd.nsf/webmain/http://zone.ni.com/devzone/conceptd.nsf/webmain/
http://www.eeng.dcu.ie/~whelanp/vsg/papers/ch_IMV_2001.pdfhttp://www.eeng.dcu.ie/~whelanp/vsg/papers/ch_IMV_2001.pdf
Dimensões do Imageamento IX
Dimensões do Imageamento IX
7171
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Dimensão Espacial
ComoComo as dimensões espaciais (2D ou 3D) são mapeadas para a imagem
ComoComo a imagem é formada (fatia, projeção, mapa de profundidade)
QuãoQuão correta é a imagem Existência de distorções
QualQual a resolução geométrica da imagem
QualQual a capacidade da tecnologia empregada de fornecer mais do que 2D
Dimensão Espacial
ComoComo as dimensões espaciais (2D ou 3D) são mapeadas para a imagem
ComoComo a imagem é formada (fatia, projeção, mapa de profundidade)
QuãoQuão correta é a imagem Existência de distorções
QualQual a resolução geométrica da imagem
QualQual a capacidade da tecnologia empregada de fornecer mais do que 2D
Dimensões do Imageamento X
Dimensões do Imageamento X
7272
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Resolução Espacial
Imagem Analógica
Limitações por restrições físicas de imageamento, condições ambientais e faixa espectral
Imagem Digital
Limitação pelo Teorema da Amostragem Amostragem perfeita
Aliasing
Amostragem deficiente Pior do que limitação da resolução
Resolução Espacial
Imagem Analógica
Limitações por restrições físicas de imageamento, condições ambientais e faixa espectral
Imagem Digital
Limitação pelo Teorema da Amostragem Amostragem perfeita
Aliasing
Amostragem deficiente Pior do que limitação da resolução
Dimensões do Imageamento XI
Dimensões do Imageamento XI
7373
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Tipos de Imagem
Projeção
Imagem 2D de superfícies visíveis em 3D ou transmissão através do objeto imageado
Imagem de Distâncias
Imagem que contém informação explícita de profundidades de pontos 2½D
Fatia Plano de imagem selecionado de uma
imagem volumétrica
Tipos de Imagem
Projeção
Imagem 2D de superfícies visíveis em 3D ou transmissão através do objeto imageado
Imagem de Distâncias
Imagem que contém informação explícita de profundidades de pontos 2½D
Fatia Plano de imagem selecionado de uma
imagem volumétrica
Dimensões do Imageamento XII
Dimensões do Imageamento XII
7474
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Tipos de Imagem
Reconstrução Tomográfica
Informação computada sobre a estrutura interna do volume de interesse, a partir de medições de numerosas integrais de linha
Geração de imagens volumétricas ou planos de imagem (fatias)
Tipos de Imagem
Reconstrução Tomográfica
Informação computada sobre a estrutura interna do volume de interesse, a partir de medições de numerosas integrais de linha
Geração de imagens volumétricas ou planos de imagem (fatias)
Dimensões do Imageamento XIII
Dimensões do Imageamento XIII
7575
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Imagem de Distâncias
Forma de representação de 3D em 2D
Mensuração da distância da superfície do objeto ao sensor para cada ponto da imagem
Sensor Passivo Câmara de paralaxe – fonte de luz Imagens estereoscópicas
Sensor Ativo Tempo de vôo (RADAR, ultra-som, LASER) Triangulação, luz estruturada
Imagem de Distâncias
Forma de representação de 3D em 2D
Mensuração da distância da superfície do objeto ao sensor para cada ponto da imagem
Sensor Passivo Câmara de paralaxe – fonte de luz Imagens estereoscópicas
Sensor Ativo Tempo de vôo (RADAR, ultra-som, LASER) Triangulação, luz estruturada
Dimensões do Imageamento XIV
Dimensões do Imageamento XIV
7676
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Emissão, Emissão Excitada, Transmissão ou Reflexão I
OndeOnde/ QualQual a fonte de luz
Emissão Propriedades espectrais bem definidas
Transmissão da luz
Absorção exponencial
Intensidade logarítmica diretamente proporcional à matéria absorvente
Emissão, Emissão Excitada, Transmissão ou Reflexão I
OndeOnde/ QualQual a fonte de luz
Emissão Propriedades espectrais bem definidas
Transmissão da luz
Absorção exponencial
Intensidade logarítmica diretamente proporcional à matéria absorvente
Dimensões do Imageamento XV
Dimensões do Imageamento XV
7777
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Emissão, Emissão Excitada, Transmissão ou Reflexão II
OndeOnde/ QualQual a fonte de luz
Reflexão Determinação do sinal
Orientação da superfície
Propriedades da matéria
Características de direcionamento da iluminação/ espectrais
Necessidade de discriminação entre reflexão especular e difusa
Emissão, Emissão Excitada, Transmissão ou Reflexão II
OndeOnde/ QualQual a fonte de luz
Reflexão Determinação do sinal
Orientação da superfície
Propriedades da matéria
Características de direcionamento da iluminação/ espectrais
Necessidade de discriminação entre reflexão especular e difusa
Dimensões do Imageamento XVI
Dimensões do Imageamento XVI
7878
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Sistema Sensor
Possibilidade de controle da iluminação
Ativo (e.g. RADAR)
Fonte de iluminação própria
Passivo (e.g. Câmara fotográfica analógica ou digital sem flash)
Dependência de uma fonte de iluminação externa (e.g. Sol)
Sistema Sensor
Possibilidade de controle da iluminação
Ativo (e.g. RADAR)
Fonte de iluminação própria
Passivo (e.g. Câmara fotográfica analógica ou digital sem flash)
Dependência de uma fonte de iluminação externa (e.g. Sol)
Dimensões do Imageamento XVII
Dimensões do Imageamento XVII
http://spacegrant.nmsu.edu/statewide/projects/remote_sensing.pdfhttp://spacegrant.nmsu.edu/statewide/projects/remote_sensing.pdf
7979
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Dimensão Espectral I
Qualquer processo de imageamento Seleção de uma faixa espectral
Imagem Resultado de um processo de convolução
Distribuição espectral da iluminação da cena imageada
Propriedades espectrais de absorção/ reflexão do objeto
Função(ões) da sensibilidade espectral do sensor
Dimensão Espectral I
Qualquer processo de imageamento Seleção de uma faixa espectral
Imagem Resultado de um processo de convolução
Distribuição espectral da iluminação da cena imageada
Propriedades espectrais de absorção/ reflexão do objeto
Função(ões) da sensibilidade espectral do sensor
Dimensões do Imageamento XVIII
Dimensões do Imageamento XVIII
8080
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Dimensão Espectral II
Faixas espectrais distintas Contrastes nas imagens muito diferentes
Número de canais espectrais Percepção visual da cor Basicamente o
resultado da aplicação das 3 diferentes faixas de sensibilidade espectral dos cones
Diferentes funções de iluminação e reflexão Mesma experiência cromática
Concepção de sistemas de imageamento Otimização da fidelidade de reprodução da cor pelo olho humano
Dimensão Espectral II
Faixas espectrais distintas Contrastes nas imagens muito diferentes
Número de canais espectrais Percepção visual da cor Basicamente o
resultado da aplicação das 3 diferentes faixas de sensibilidade espectral dos cones
Diferentes funções de iluminação e reflexão Mesma experiência cromática
Concepção de sistemas de imageamento Otimização da fidelidade de reprodução da cor pelo olho humano
Dimensões do Imageamento XIX
Dimensões do Imageamento XIX
8181
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Dimensão Espectral III
Número de canais espectrais
Propósitos de análise de imagens
Número e faixas de canais espectrais completamente diferentes
Critério de projeto Otimização dos contrastes ou outras propriedades de interesse na(s) imagem(ns) envolvida(s) no processo
Dimensão Espectral III
Número de canais espectrais
Propósitos de análise de imagens
Número e faixas de canais espectrais completamente diferentes
Critério de projeto Otimização dos contrastes ou outras propriedades de interesse na(s) imagem(ns) envolvida(s) no processo
Dimensões do Imageamento XX
Dimensões do Imageamento XX
8282
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Dimensões do Imageamento XXI
Dimensões do Imageamento XXI
Sensibilidade espectral de cones e bastões Sensibilidade espectral de cones e bastões
Sen
sib
ilid
ad
e r
ela
tiva (
%)
Sen
sib
ilid
ad
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ela
tiva (
%)
(nm) (nm)
400400 500500 600600 700700
2020
4040
6060
8080
100100Visão fotópicaVisão fotópica
Visão escotópicaVisão escotópica
8383
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Dimensões do Imageamento XXII
Dimensões do Imageamento XXII
Sensibilidade espectral dos 3 tipos de cones Sensibilidade espectral dos 3 tipos de conesFra
ção d
a e
nerg
ia a
bsorv
ida
Fra
ção d
a e
nerg
ia a
bsorv
ida
(nm) (nm)400400 500500 600600 700700
0,040,04
0,080,08
0,120,12
0,160,16
0,20,2
8484
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Dimensão Espectral IV
CCD Colorido Sensor mais comum Câmera com 1 ou 3 chips
Câmeras com 3 chips Usualmente pelo menos 3 vezes mais cara do que as de 1 chip
Matriz para filtragem de cor (Câmeras com 1 chip)
Redução da resolução cromática até pela metade
Redução adicional da eficiência do processo de aquisição
Possibilidade de anisotropia nos eixos horizontal e vertical
Dimensão Espectral IV
CCD Colorido Sensor mais comum Câmera com 1 ou 3 chips
Câmeras com 3 chips Usualmente pelo menos 3 vezes mais cara do que as de 1 chip
Matriz para filtragem de cor (Câmeras com 1 chip)
Redução da resolução cromática até pela metade
Redução adicional da eficiência do processo de aquisição
Possibilidade de anisotropia nos eixos horizontal e vertical
Dimensões do Imageamento XXIII
Dimensões do Imageamento XXIII
8585
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Dimensão Espectral V
CCD Colorido Sensor mais comum Método alternativo Uso de “filtros
verticais” com menor perda de resolução
Natureza do sinal Vídeo digital RGB S-vídeo Composto HF (com fins à redução da qualidade)
Dimensão Espectral V
CCD Colorido Sensor mais comum Método alternativo Uso de “filtros
verticais” com menor perda de resolução
Natureza do sinal Vídeo digital RGB S-vídeo Composto HF (com fins à redução da qualidade)
Dimensões do Imageamento XXIV
Dimensões do Imageamento XXIV
UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE – UFCGAv Aprígio Veloso, S/N – Bodocongó – CEP: 58109-190 – Campina Grande – PBwww.ufcg.edu.br/ – Fones: (0xx83) 310 1467/1192 – Fax: (0xx83) 310 1273
UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE – UFCGAv Aprígio Veloso, S/N – Bodocongó – CEP: 58109-190 – Campina Grande – PBwww.ufcg.edu.br/ – Fones: (0xx83) 310 1467/1192 – Fax: (0xx83) 310 1273
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José Eustáquio Rangel de QueirozJosé Eustáquio Rangel de QueirozProfessor Adjunto DSC/UFCGProfessor Adjunto DSC/UFCG
E-mail: rangel@dsc.ufcg.edu.brE-mail: rangel@dsc.ufcg.edu.br
rangeldequeiroz@yahoo.com.brrangeldequeiroz@yahoo.com.br
Site departamental: www.ufcg.edu.br/~rangelSite departamental: www.ufcg.edu.br/~rangel
Fone: 1119/1120 Ramal 2214Fone: 1119/1120 Ramal 2214