processamento de imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf ·...
TRANSCRIPT
![Page 1: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/1.jpg)
Processamento de Imagens
SCE 5830
Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação
USP
![Page 2: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/2.jpg)
Tópicos
• Definições vistas na aula passada
• Fundamentos
• Estudo de Cores
• Formatos de arquivos
• Etc.
![Page 3: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/3.jpg)
Fundamentos de Visão Computacional e Processamento
de Imagens
• Computer Imaging: Manipulação de imagem por computador.– Aquisição e processamento de informação por
computador.
– Sentido primário: visão– “Uma imagem vale por mil palavras”
![Page 4: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/4.jpg)
Domício PinheiroAgência Estado
![Page 5: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/5.jpg)
![Page 6: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/6.jpg)
Computer Imaging: duas áreas
Visão Computacional
Processamentode Imagens
Manipulação de Imagens por computador
![Page 7: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/7.jpg)
Visão X Processamento
“Em aplicações de visão computacional as imagens processadas (saídas) são usadas pelo computador. Em processamento de imagens, são para consumo humano.”
“Historicamente, o processamento de imagens evoluiu a partir da Eng. Elétrica (proc. Sinais). Visão computacional foi resultado dos desenvolvimentos em Ciência da Computação.”
![Page 8: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/8.jpg)
Visão Computacional (VC)
• Aplicações não requerem pessoas no ciclo visual, ie, imagens são examinadas e manipuladas pelo computador.
• O computador é quem usa a informação visual diretamente– reconhecimento e inspeção de objetos– Análise de imagens (Image Analysis).
• Feature extraction
• Pattern Recognition
![Page 9: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/9.jpg)
Aplicações em VC
• Tarefas “tediosas” para seres humanos– ambiente hostil
– alta taxa de processamento– acesso e uso de grandes banco de dados
• Encontrados em ambientes variados– controle de qualidade em sistemas de
manufatura.
![Page 10: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/10.jpg)
Aplicações em VC (cont.)– Ambiente médico
• Detecção automática de tumores
• sistemas de auxílio a neuro-cirurgias
• Identificação de impressões digitais
• Identificação de impressão DNA (DNA fingertips)
– Outros• Monitoração de rodovias.
• Sistemas de defesa (militares).
• Visão Robô (vision-guided robot)
• Croud control (controle de multidão) em metrô.
![Page 11: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/11.jpg)
Pipeline de Visão Computacional
• Condicionamento (conditioning) : pré-processamento
• Rotulação (Labeling) : a informação é um conjunto de pixels
conectados. Deteçao bordos, limiarização
• Agrupamento (grouping): segmentação
• Extração (extraction) : lista de propriedades
• Matching (reconhecimento de padrão)
Computer and Robot Vision. Haralick and Shapiro
![Page 12: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/12.jpg)
Processamento de Imagens (PI)
• Aplicações envolvem pessoas no ciclo visual, ie, as imagens são examinadas e manipuladas por pessoas.
• Necessidade de conhecimento do modo de operação do sistema visual humano.
![Page 13: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/13.jpg)
PI: principais tópicos
•Restauração (restoration)
•Realce (enhancement)
•Segmentação
•compressão (compression)
![Page 14: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/14.jpg)
Restauração de Imagem
• Processo de recuperação da aparência original de uma imagem que possui algum grau conhecido (ou estimado) de degradação.
• É possível desenvolver um modelo da distorção se soubermos algo sobre a degradação
• Modelo degradação: aplica processo inverso e obtém-se imagem restaurada
![Page 15: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/15.jpg)
![Page 16: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/16.jpg)
Modelo de Degradação
![Page 17: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/17.jpg)
![Page 18: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/18.jpg)
![Page 19: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/19.jpg)
![Page 20: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/20.jpg)
Restauração X Realce
• Realce• Subjetivo
• Processo heurístico
• Alargamento de contraste, por exemplo,
• Restauração• Objetivo
• Conhecimento a priori do fenômeno de degradação
• Remoção de borramento, ao aplicar uma função de redução de borramento (deblurring) é restauração.
![Page 21: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/21.jpg)
Modelo de Degradação
Restauração: dada uma imagem degradada g(x,y) + algum conhecimento sobre a função de degradação H + algum conhecimento sobre o ruído aditivo (n)→ estimar f.
g(x,y) = H[f(x,y) + n(x,y)]
![Page 22: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/22.jpg)
Realce de Imagem
• “Melhorar” uma imagem visualmente, baseado na resposta do sistema visual humano.
• Solução ótima depende do problema (problem specific techniques)
• exemplo:– Expandir o contraste (contrast stretching)
![Page 23: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/23.jpg)
Restauração X Realce• Ambos levam à “melhora” na
imagem
“Métodos de restauração procuram modelar a distorção e aplicar o processo reverso, enquanto os métodos de realce utilizam a resposta do sistema visual humano para “melhorar” a imagem visualmente.”
![Page 24: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/24.jpg)
Exemplo de Realce de contraste
Típica operação do tipo s = T(r), conhecida como contrast stretching.
![Page 25: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/25.jpg)
Realce: eliminação de ruído
![Page 26: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/26.jpg)
Compressão de Imagem
• Redução da quantidade expressiva de dados necessária para representar uma imagem
• Eliminação do que é visualmente desnecessário
• Imagens apresentam redundância de dados.
• Redução na ordem de 10 a 50 vezes. (wavelets -> 65 – 80 %)
![Page 27: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/27.jpg)
Compressão de Imagens
• Lossless compression mantém a integridade dos dados, utilizada para dados gerais e excetuáveis.
• Lossy compression não mantém a integridade dos dados. As imagens são parecidas mas não idênticas.
![Page 28: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/28.jpg)
Lossless compression
• Compressão similar ao ZIP, ARJ, etc.
• Tipo Run Length Encoding (RLE): .bmpCompressed data Expanded data
03 04 04 04 04 05 06 06 06 06 06 06 00 03 45 56 67 00 45 56 67 02 78 78 78 00 02 05 01 Move 5 right and 1 down 02 78 78 78 00 00 End of line 09 1E 1E 1E 1E 1E 1E 1E 1E 1E 1E 00 01 End of RLE bitmap
![Page 29: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/29.jpg)
Lossless compression
P P P P P P P A A A A V V P P P P
P P P P P P P P P P A A V V V V V
A A V V A A A A A A P P P P P P P
7P 4A 2 V 4P
10P 2A 5V
2A 2V 6A 7P
Operação reversível
Imagem 24 bits
![Page 30: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/30.jpg)
Lossy Compression
FFT DCT
![Page 31: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/31.jpg)
Sistemas de Imagem por computador
Câmera
Scanner
ReprodutorVídeo
Monitor
Impressora
Filme
GravadorVídeo
Sistema deComputador
![Page 32: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/32.jpg)
Digitalização• Sinal de vídeo analógico é transformado em
sinal digital através da discretização do sinal contínuo à taxa fixa.
• Esse processo é feito muito rapidamente.– Câmeras CCD
• O resultado é um vetor bi-dimensional de dados, onde cada elemento é chamado pixel.
• Isso nos leva a pensar no conceito de resolução.
![Page 33: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/33.jpg)
Resolução de Imagem• Resolução de intensidade
– Cada pixel tem uma “profundidade” em bits para cor ou intensidade
• Resolução Espacial– Uma imagem tem altura x largura pixeis.
• Resolução Temporal– Taxa de “refresh” (retraço) do monitor
![Page 34: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/34.jpg)
Digitalização: discretização
• Amostragem (sampling)– discretização espacial
– Imagens: uma matriz de pontos.
• Quantização (quantization) – discretização da amplititude
– Imagens: qual a faixa de valores que um ponto é capaz de armazenar.
![Page 35: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/35.jpg)
Quantization
• Exemplo– valores de 8 bits para representar voltagens de
0-10 V.
– 8 bits: 256 valores distintos
– 10 V / 256 = 0.039 V !– 0 V = 00000000 10V = 11111111
– Cada mudança de 0.039, indica um novo binário.
![Page 36: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/36.jpg)
FalseContourFalse
Contour
8 bpp 4 bpp
2 bpp 1 bpp
![Page 37: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/37.jpg)
Como reduzir efeito da quantização ?
• Halftoning
• Dithering
Halftoning
![Page 38: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/38.jpg)
![Page 39: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/39.jpg)
Halftoning Colorido
![Page 40: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/40.jpg)
Dithering
original
Ruído uniforme Imagem resultante (binária)
Pixel > padrão: brancoPixel < padrão: preto
![Page 41: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/41.jpg)
![Page 42: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/42.jpg)
Amostragem (Sampling)
Pixel !
![Page 43: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/43.jpg)
De acordo com o Teorema de Nyquist, a quantidade de amostras por unidade de tempo de um sinal, chamada taxa ou frequência de amostragem, deve ser maior que o dobro da maior frequência contida no sinal a ser amostrado, para que possa ser reproduzido integralmente sem erro de aliasing.
Teorema de Nyquist
![Page 44: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/44.jpg)
Amostragem
Suponha uma frequência de amostragem (fam) = 8kHz. A chave se fecha 8000 vezes por segundo (125 micro segundos). Como a chave se fecha por um tempo muito curto, temos pulsos muito estreitos, com Amplitude igual ao valor instantâneo do sinal (PAM – Pulsos Modulados em Amplitude)
![Page 45: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/45.jpg)
Amostragem
Frequência de amostragem MENOR que duas vezes a freq. do sinal. Sinal reproduzido está errado, revelando o efeito de aliasing.
Frequencia de amostragem IGUAL a duas vezes a freq. do sinal. Não é possível reproduzir o sinal, pois PAM = 0. Se houver mudança de fase, haverá sinal, mas com amplitude errada (a não ser que caia no pico da senoide !!) daí precisar ser MAIOR que o dobro !
Frequencia de amostragem > duas vezes a freq. do sinal. Ok.. há amostragem suficiente para que o sinal seja reproduzido sem aliasing.
![Page 46: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/46.jpg)
Problemas amostragem: Aliasing
• Artefatos devido a sub-amostragem ou reconstrução ruim– Espacial
– Temporal
![Page 47: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/47.jpg)
Aliasing espacial
Jagged edges: efeito escada
![Page 48: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/48.jpg)
Aliasing TemporalEfeitos de: Flickering: Monitor filmado na TV ! Strobing (luz estroboscópica): roda do carro girando para trás na TV ou à noite !
t1t2
strobing
![Page 49: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/49.jpg)
Quantização e Amostragem
• Resolução Espacial – Define riqueza de detalhes da imagem
• Resolução de Profundidade– Define riqueza de meios-tons
– Define cores
• Tamanho da Imagem
![Page 50: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/50.jpg)
Processo de Discretização
4x
16x
![Page 51: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/51.jpg)
Processo de Discretização
95 80 80 8095 90 90 105
150 20 100 130220 150 160 150256 tons de cinza
![Page 52: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/52.jpg)
640h x 480v em 256 cores
![Page 53: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/53.jpg)
320h x 240v em 256 cores
![Page 54: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/54.jpg)
160h x 120v em 256 cores
![Page 55: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/55.jpg)
80h x 60v em 256 cores
![Page 56: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/56.jpg)
40h x 30v em 256 cores
![Page 57: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/57.jpg)
640h x 480v em 256 tons de cinza
![Page 58: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/58.jpg)
640h x 480v em 8 tons de cinza
![Page 59: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/59.jpg)
640h x 480v - imagem binária
![Page 60: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/60.jpg)
• 20km/pixel 10km/pixel
Resolução Espacial
![Page 61: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/61.jpg)
1 cm = 192 pixels, ou seja, 488 dpi
![Page 62: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/62.jpg)
Resolução em Profundidade
2 bits
8 bits
24 bits
![Page 63: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/63.jpg)
Representação de Imagem
• imagem = função bidimensional da intensidade de luz recebida
• I = f(x,y), taxa de nível de cinza proporcional ao brilho da imagem
• Binárias (0 - Preto, 1 - Branco)
• Grey-scale (monocromáticas, one-colour)
• Coloridas, pseudo-colours...
![Page 64: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/64.jpg)
Propriedades de uma imagem
• Vizinhança– 4-vizinhança: um pixel p tem 4 vizinhos
• dois horizontais e dois verticais N4(p)
– 8-vizinhança: N8(p) = N4(p) Nd(p), onde Nd(p) é o conjunto dos pixels na diagonal.
![Page 65: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/65.jpg)
Propriedades de uma imagem
• Conectividade– dois pixels estão conectados se são adjacentes
segundo algum critério de vizinhança e se seus níveis de cinza satisfazem um critério de similaridade.
• 4-conectado: p e q são similares e q N4(p)
• 8-conectado: p e q são similares e q N8(p)
![Page 66: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/66.jpg)
Propriedades: distâncias
• Sejam os pixels p = (x,y), q = (s,t), z = (u,v). Uma função de distância D tem as propriedades:
– D(p,q) 0 (D(p,q) = 0, se e somente se p = q)
– D(p,q) = D(q,p)
– D(p,z) D(p,q) + D(q,z)
– Distância Euclidiana D(p,q) = sqrt [(x-s)2+(y-t)2]
– Distância D4 (city-block): D(p,q) = |x-s| + |y-t|
– Distância D8 (Tabuleiro de xadrez)
• D(p,q) = max(|x-s|,|y-t|)
![Page 67: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/67.jpg)
Operações aritméticas e lógicas
• Adição: g = p+q (overflow ?)
• Subtração: g = p-q (underflow)
• Correção por– corrigir escala: g = 255 * (f - fmin) / (fmax-fmin)
– Truncamento: valor máx = 255 e valor min = 0
![Page 68: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/68.jpg)
Operações lógicas
• AND
• OR
• XOR
• NOT– simples e bastante utilizadas. – http://www.dai.ed.ac.uk/HIPR2/and.htm
![Page 69: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/69.jpg)
Alteração das dimensões
• Scaling– ampliar ou reduzir a imagem segundo um fator
(igual para horizontal e vertical, ou não)
• Sizing (ou resizing)– diz-se o novo tamanho da imagem, ao invés de
especificar o fator de ampliação/redução.
Ampliação: zoom in (um pixel, se torna 4)Redução: zoom out (4 pixels se tornam 1)
![Page 70: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/70.jpg)
Transformações geométricas
• Seja o pixel de coordenada (x,y)– Translação: (x’,y’) = (x+x, y + y)
– Rotação : x’ = x cos () + y sen ()
y’ = y cos () - x sen ()– Espelhamento (flip): reflexão.
– Warping: projeção afim conforme um dado template ou imagem...
• http://www.dai.ed.ac.uk/HIPR2/reflect.htm
![Page 71: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/71.jpg)
Crop, cut e paste
• Cropping: selecionar porção de uma imagem (rubberband)
![Page 72: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/72.jpg)
Percepção Visual Humana
• Envolve componentes fisiológicos e psicológicos
• Por que estudá-lo?– Projetar algoritmos de compressão (reduzir qtd
de informação, retendo informação visual)
– algoritmos de realce de imagem (sabendo-se como funciona o sistema visual, pode-se aplicar técnicas que melhorem as imagens).
![Page 73: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/73.jpg)
Sistema visual humano
• Energia luminosa focalizada pelas lentes do olho nos sensores da retina
• Estes sensores respondem à energia luminosa por uma reação eletro-química que envia um sinal elétrico ao cérebro através do nervo óptico
• o cérebro usa esses sinais para criar padrões neurológicos que percebemos como imagens.
![Page 74: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/74.jpg)
Cores
• Pode ser um poderoso descritor das propriedades de um objeto -> segmentação
• Humanos podem distinguir uma ampla variedade de nuances de cores (centenas de milhares), enquanto que poucos tons de cinza são perceptíveis (cerca de 100)
• full colour ou pseudo-cor
![Page 75: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/75.jpg)
Percepção de Cores
• Fenômeno físico-psicológico
• 1666– Isaac Newton e o prisma de cores– Do violeta (+curta) ao vermelho (+ comprida) :
violeta, azul, verde, amarelo, laranja, vermelho
![Page 76: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/76.jpg)
O que é cor
• Luz refletida pelo objeto
• Ondas eletromagnéticas: 400 – 700 nm
• Corpo que reflete luz relativamente balanceada em todos os comprimentos de onda visível “parece” branco ao observador
![Page 77: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/77.jpg)
O que é cor ?
• Cor depende primariamente das propriedades de reflexão de um objeto. Vemos os raios que são refletidos, enquanto outros são absorvidos.
• Deve-se considerar a cor da fonte de luz também e a natureza da visão humana.• Um objeto que reflete tanto vermelho quanto verde
vai se revelar verde quando houver luz verde, mas nenhuma luz vermelha o iluminando. Ou vai aparecer vermelho, na ausência de luz verde.
• Sob luz branca pura, ele se mostrará amarelo (= vermelho+verde).
![Page 78: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/78.jpg)
Luz “Visível”
• Ondas de 380 - 825 nanômetros
– 10-9: milionésimo do milímetro
– resposta mínima acima de 700...
• Dividas em três bandas
– Azul (400 - 500 nm)
– Verde (500-600 nm)– Vermelho (600-700 nm)
![Page 79: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/79.jpg)
Espectro eletromagnético
1024
1020
1022
104
106
102
1016
1014
Raios Gama
Raios X
Ultravioleta
NearInfraVerm
IV
MicroOndasRadio
Visível
10-16
106
10-10
10-2
1
400 500 600 700
violeta Azul Verde Amarelo Laranja Vermelho
Comprimento em Nanômetros
![Page 80: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/80.jpg)
Luz Acromática
• Ausência de cor
• Único atributo: intensidade
• Brilho ou nível de cinza ou intensidade
• Nível de cinza: medida escalar de intensidade que vai do preto (0), passa pelos cinzas, chegando ao branco (1) (ou 0 - 255)
![Page 81: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/81.jpg)
Luz Cromática
• Comprimentos de onda: espectro eletromagnético de energia entre 400:700 nm (nanômetros)
• Atributos/propriedades importantes• Luminância
• Radiância
• Brilho
![Page 82: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/82.jpg)
Luz Cromáticas (prop.)• Radiância
• Quantidade total de energia que flui da fonte de luz. Medida em Watts (W)
• Luminância:
• Quantidade de energia que um observador percebe de uma fonte de energia. Exemplo: luz emitida em infra-vermelho com bastante energia (radiância) é dificilmente notada por um observador humano (baixa luminância). Medida em Lúmens (lm)
• Brilho
• Descritor subjetivo, que não é normalmente medido. Análogo a noção da intensidade em luz acromática, sendo um dos principais fatores na descrição da sensação de cores.
•Quem no nosso olho é responsável pela percepção de cores?
• Cones ou bastonetes?????
![Page 83: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/83.jpg)
Cones• 6 a 7 milhões
• Divididos em 3 categorias de sensoriamento
– 65% sensíveis à luz vermelha
– 33% sensíveis à luz verde
– 2% sensíveis ao azul (embora sejam os mais sensíveis!)
![Page 84: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/84.jpg)
Outros termos/propriedades•Matiz
– Três quantidades independentes são usadas para descrever qualquer cor. O matiz é determinado pelo comprimento de onda dominante. Cores visíveis estão entre 400 (violeta) e 700 nm (vermelho)
•Saturação
– Determinada pela pureza da excitação e depende da quantidade de luz branca misturada ao matiz. Um matiz puro é totalmente saturado, ou seja, nenhuma luz branca é misturada.
•Cromaticidade
– Matiz + saturação = determinam a cromaticidade para uma dada cor.
![Page 85: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/85.jpg)
Brilho• Descritor subjetivo, difícil de se medir
• Devido a sua complexidade, CIE definiu o conceito de Luminância
• Engloba a noção acromática de intensidade
• Fator chave na sensação de cor– Ver modelos de cor...
• Deve ser usado em referências não quantitativas a sensações fisiológicas e percepção de luz.
![Page 86: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/86.jpg)
Cores segundo olho humano
• Cor: combinação variável das 3 cores primárias: vermelho, verde e azul.
• Padrao CIE (Comission Internationale de l´Eclairage): comissão internacional de iluminação– Azul: 435.8 nm
– Verde: 546.1 nm
– Vermelho: 700 nm
• Cores de Luz, não cores de pigmento !
![Page 87: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/87.jpg)
Os três tipos de cones existentes na visão humana e a sensibilidade por cada uma delas. Repare que absorvemos mais verde do que as outras cores !
![Page 88: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/88.jpg)
Diagrama de Cromaticidade do CIE
As cores ao longo da borda são as cores do espectro de cores como enxergadas pelo ser humanoEixo x: vermelhoEixo y: verde
![Page 89: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/89.jpg)
Diagrama de Cromaticidade do CIE
Z = 1 – x - y
Misturando cores: todas as cores sobre a linha GB podem ser obtidas pela mistura das cores G e B. Todas as cores no triângulo RGB podem ser obtidas pela mistura das cores R,G e B.
![Page 90: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/90.jpg)
Espaço e modelo de Cores
• O universo de cores que podem ser reproduzidas por um sistema é chamado de espaço de cores (colour space ou color gamut)
• Um espaço de cores pode ser definido como uma representação visual de um modelo de cores
• Modelos de cores: aditivos e subtrativos.
![Page 91: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/91.jpg)
Cores de Luz: adição
• Cores primárias * (R,G,B) são adicionadas, produzindo as cores secundárias de luz– Magenta: vermelho + azul– Cyan (turquesa): verde + azul– Amarelo: vermelho + verde
• Branco:– Vermelho + verde + azul– Uma secundária + sua primária oposta !
* São chamadas primárias porque são cores criadas pela mistura de fontes de luz destas cores. No caso de uma TV, elementos de fósforos reluzentes.
![Page 92: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/92.jpg)
Cores por adição
Cores por adição: um exemplo típico são os televisores
http://www.mwit.ac.th/~physicslab/applet_01/library/30-7/index.html
![Page 93: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/93.jpg)
Cada tríade de fósforos primários constitui um único pixel no monitor. A pessoa não vê a tríade, mas a mistura dos três: o pixel !A manipulação da intensidade com que as três cores são exibidas (excitação do fósforo) cria o gamut de cores do monitor.
![Page 94: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/94.jpg)
Cores secundárias e primárias
Movendo-se no círculo de uma primária à outra, adiciona-se mais da cor de que se aproxima e menos da que se distancia. Ao se afastar 180 graus de uma primária, não se tem nada desta misturada. Esta cor é, por esta razão, chamada de complemento da primária. Estas cores são também conhecidas como secundárias (ou primárias de impressão).
![Page 95: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/95.jpg)
Cores de pigmento
• Cor definida como aquela que subtrai ou absorve uma cor primária de luz e reflete as outras duas.
• Primárias: Magenta, Cyan e Amarelo
• Preto: – Combinar as 3 primárias
– Uma secundária + sua primária oposta
http://www.glenbrook.k12.il.us/gbssci/Phys/Class/light/u12l2d.html
![Page 96: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/96.jpg)
Cores por subtração
Cores são geradas subtraindo-se o comprimento da onda dominante da luz branca. Por isso, a cor resultante corresponde à luz que é refletida. Espaço de cor CMY é subtrativo.
Cyan (turquesa)
Yellow
Magenta
Impressoras utilizam este sistema
Quando uma superfície com a cor Ciano é iluminada com luz branca (verde+vermelho+azul!), nenhuma luz vermelha é refletida, ou seja, o pigmento ciano subtrai a luz vermelha da luz branca refletida.
Modelo de cor CMY
![Page 97: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/97.jpg)
Cor na paleta de um pintor
Perda de luminância.A cor vai perdendo
seu brilho.
Formação de cores por pigmentação
![Page 98: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/98.jpg)
Modelo de cor RGB
• RGB -> formato baseado na tricromaticidade da visão humana, onde temos sensores para ondas curtas (azul), médias(verde) e longas(vermelho).
![Page 99: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/99.jpg)
No modelo RGB a imagem é constituída por 3 planos ou canais, de 256 níveis de profundidade. Este modelo é denominado por true color ou 24bits pelos programas gráficos (Adobe, GIMP, etc.).
![Page 100: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/100.jpg)
Modelo RGB
• Curiosidade: o homem é capaz de discernir até 6 mil cores, o modelo RGB suporta 224, cerca de 16 milhões de cores
• Problemas do Modelo RGB
– Quantidade de memória ocupada
– Nos anos 70 e 80 as placas de vídeo não eram capazes de suportar grandes volumes de memória.
– Solução, utilização de paletas de cores.
![Page 101: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/101.jpg)
Imagens coloridas
• Modeladas por 3 bandas monocromáticas de dados
• Cada banda uma cor.
• Dado brilho do espectro de cada banda
• 8 bits por banda 24 bpp
• RGB nem sempre é “natural” ao homem.
![Page 102: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/102.jpg)
Modelo RGB
R
G
B
(1,0,0)
(0,1,0)
(0,0,1)Cyan
Amarelo
Magenta Branco
Preto
![Page 103: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/103.jpg)
Indexada: Pseudocolor
Indexada: True color: 3 LUT (look up tables)
![Page 104: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/104.jpg)
![Page 105: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/105.jpg)
Modelo Perceptual
Matiz
Luminância
Saturação
A deep, bright orange: um laranja claro e realçado (profundo)
A cor:LaranjaOnda dominante
Alta saturação:deep (profundo)Diluição de luz brancana cor
Alta intensidade: claro
RGB (A deep, bright orange): R-245, G-110, B-20
![Page 106: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/106.jpg)
Modelo Perceptual HSV
•H é a cor pura e é expressa em graus de ângulo onde 0 é a cor vermelha.
•S é a “pureza da cor” (saturação) e é medida como a distância do eixo V
•V é medido ao longo do eixo do cone hexagonal, onde V=0 é o preto e V=1 é o branco.
![Page 107: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/107.jpg)
Modelo HSI•H (matiz) é a cor pura e é expressa em graus de ângulo onde 0 é a cor vermelha.
•S é a “pureza da cor” (saturação). Diluição da cor pura com o branco
•I (Intensidade ou Brilho) nível de cinza. Mais intuitivo que HSV uma vez que o pico da saturação é representado na intensidade 0.5 e tem máximo (1) branco e mínimo (0) em preto.
![Page 108: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/108.jpg)
Formatos de arquivos para imagens digitais
• Diversos formatos– requisitos diferentes, vários tipos de imagens
– razões de mercado– software proprietário
– falta de coordenação da indústria de imagens
• Computação Gráfica– imagens bitmap e imagens “vetores” (vector
images)
![Page 109: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/109.jpg)
Formatos
• Bitmap (raster images)– I(r,c): pixel armazena o valor do brilho.
• Vector images– representação de linhas, curvas e formas
– armazena os “pontos chaves”
– rendering (renderização)
![Page 110: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/110.jpg)
Imagem Vetorial
• Consiste de uma lista de comandos gráficos, que quando executados desenham o correspondente à imagem
• As imagens são simples, devido ao seu processo de formação
• Exemplos: Corel Draw (.cdr), Flash, windows metafile (.wmf)
LEGAL !
![Page 111: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/111.jpg)
LEGAL !
• A imagem vetorial é definida através de uma linguagem gráfica que representa a estrutura do desenho através de formas geométricas: círculos, pontos, retângulos, triângulos, linhas, etc.– ex: desenho abaixo
• circulo (10,10,300, rgb= amarela) (posição, raio, cor)
• box (10,20,287,98, rgb=vermelha)
• box (10,10,200,210,azul)
• triangulo (10,10,40,40, 59,80,rgb=azul)
• text (30,87,tipo de letra, tamanho da letra, “texto que vai aparecer”, rgb)
![Page 112: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/112.jpg)
Imagem Mapa de Bits (raster)
• No formato bitmap a matriz que representa a imagem é armazenada na memória.
• Este formato é o mais utilizado em processamento de imagens, uma vez que permite representar “ imagens reais “ ou seja adquiridas por um processo de digitalização.
• Exemplos: BMP, JPG, TIFF, PCX, GIF, PNG
![Page 113: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/113.jpg)
• De que forma o pixel é armazenado?– Na memória de vídeo a imagem é representada como uma matriz,
onde cada elemento é um pixel.
• O tamanho das células variam de acordo com a profundidade e número de cores.
• Ex: uma imagem mapa de bit de 3 x 4 pixels true color (RGB)
. . .
. . .
. . .
. . .
255,255,255 255,0,0 255,255,2550,0,0 0,0,0 0,0,0 0,0,0 0,0,0 0,0,0 0,0,0 255,255,255 0,0,0
IMAGEM AMPLIADA
MATRIZ
![Page 114: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/114.jpg)
Imagens Bitmap
• BIN (raw image, sem cabeçalho)
• PPM (raw data + cabeçalho simples)– PBM(binário), PGM(grey-scale), PNM
(ambos)
• TIFF (Tagged Image File format) 24 bpp + compressão (LZW, RLE, JPEG)
• GIF (Graphics Interchange Format) 8 bpp + compressão LZW.
![Page 115: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/115.jpg)
Imagens Bitmap
• JPEG: Joint Photographic Experts Group
• JFIF: JPEG Interchange Format– utiliza compressão jpeg
• Sun raster (Sun)
• SGI (Silicon Graphics)
![Page 116: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/116.jpg)
Formato geral de um arquivo de imagem
Cabeçalho
Paleta
Dados
![Page 117: Processamento de Imagens - lcad.icmc.usp.brjbatista/procimg/2016/conceitos2_2016.pdf · Computacional e Processamento de Imagens ... Aplicações em VC (cont.) ... amostragem suficiente](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022032000/5be616b309d3f2d8348ca516/html5/thumbnails/117.jpg)
. . .
. . .
. . .
. . .1 2 33 3 33 3 33 1 3
IMAGEM AMPLIADA
MATRIZ na memória do computador
255,255,255 255,0,0 0,0,0
1 2 3
PALETA de CORES
Dados da Imagem
Imagem indexada de 256 cores