Prof: José Eustáquio Rangel de Queiroz

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

33


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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

o Ó

pti

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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

55


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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

66


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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

88


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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


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


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


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


1010


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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)



1111


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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

1212


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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

1414


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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

1515


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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

1616


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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

1717


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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

1818


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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

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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


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



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

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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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2101

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5101

6101

7101

81019 1020

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

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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

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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))

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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


Registro de ecos de descontinuidades na densidade/ velocidade do som no tecido imageado

Extensão do imageamento < 20 cm


AplicaçõesImageamento de tecidos moles, fluxo sangüíneo (Doppler)

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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

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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


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



Aplicações Imageamento funcional

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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

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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

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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


Resolução Altíssima (submilimétrica)

AplicaçõesMasteologia, otorrinolaringologia, ortopedia, odontologia, cardiologia, etc.

Ano da descoberta 1895 (Röntgen, NP 1905)


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


Resolução Altíssima (submilimétrica)

AplicaçõesMasteologia, otorrinolaringologia, ortopedia, odontologia, cardiologia, etc.

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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

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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)


Energia 10 – 102 keV

Comprimento de onda 10-1 – 10-2 nm


Tomada de imagens de raios X de vários ângulos, a partir dos quais ocorre a computação de vistas tomográficas (“fatiadas")



AplicaçõesImageamento de tecidos moles (cérebro, coração, estômago, etc.)

Ano da descoberta 1972 (Hounsfield, NP 1979)


Energia 10 – 102 keV

Comprimento de onda 10-1 – 10-2 nm


Tomada de imagens de raios X de vários ângulos, a partir dos quais ocorre a computação de vistas tomográficas (“fatiadas")



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

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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


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


Resolução Média - Baixa (mm - cm)

AplicaçõesImageamento funcional (detecção de câncer, processos metabólicos, infarto do miocárdio)

5353


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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


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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



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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

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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




eletromagnéticos


Dimensões do Imageamento II


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eletromagnéticos





eletromagnéticos


Dimensões do Imageamento IIA

Dimensões do Imageamento IIA

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1 dimensão espectralespectral (comprimento de onda)


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

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1 dimensão temporaltemporal tt (tempo)


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


1 http://preprints.stat.ucla.edu/374/wu.pdf1 http://preprints.stat.ucla.edu/374/wu.pdf

6262


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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)


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)



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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



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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


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Histograma Típico Histograma Típico



50 100 150 2502000

100

200

300

500

400

0

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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

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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 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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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


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


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


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


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

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ad

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ela

tiva (

%)

Sen

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(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

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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




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José Eustáquio Rangel de QueirozJosé Eustáquio Rangel de QueirozProfessor Adjunto DSC/UFCGProfessor Adjunto DSC/UFCG

E-mail: [email protected]: [email protected]

[email protected]@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

Prof: José Eustáquio Rangel de Queiroz

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