Aquisição de Imagens - Unesp€¦ · valores baixos para imagens de alta qualidade (baixo nível...
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Aquisição de Imagens
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Aquisição da imagem
Pré-processamento
Segmentação
Reconhecimento dos objetos e regiões
Etapas típicas envolvidas no processamento de imagens.
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Princípios da Visão Humana
Referência: capítulo 2 do livro do Gonzalez
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O olho humano – o dispositivo de entrada da informação visual
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www.molecularexpressions.com/.../vision.html
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A córnea é um tecido transparente eresistente que reveste a superfícieanterior do olho.
A parte frontal da irís possui coloração ao passo que a parte de trás é escura
A pupila controla quantidade de luz que entra no interiordo olho variando o seu diâmetro de 2 a 8 mm dediâmetro
http://www.accessexcellence.org/AE/AEC/CC/images/vi sion_fig1.gif
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A lente, chamada de cristalino, é responsável porfocalizar os objetos modificando a sua curvatura e
espessura.Além disto, as proteínas presentes na sua composiçãofiltram luzes infravermelho e ultravioletas que poderiamdanificar o olho.
Na retina estão os receptoresluminosos do olho.
http://www.accessexcellence.org/AE/AEC/CC/images/vi sion_fig1.gif
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A retina possui dois tipos de receptores: os cones e os bastonetes.
Em um olho existem entre 6 e 7 milhões de cones que são altamente sensíveis a cores e entre 75 e 150 milhões de bastonetes que são responsáveis pela visão geral sendo analisada.
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http://www.evl.uic.edu/aej/488/diagrams/rods_and_co nes.jpg
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Como a fóvea é a região que contém maiornúmero de cones, responsáveis pelodiscernimento de pequenos detalhes, osmúsculos conectados ao olho, omovimentam de forma que a imagem sejaformada sobre ela.
De fato, os olhos estão em constantemovimento, mesmo quando se estáfixando em uma cena. Acredita-se queestes pequenos movimentos aleatóriossão responsáveis por não visualizarmosas veias presentes no olho.
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Os bastonetes não participam da visãocolorida e são bastante sensíveis a baixosníveis de iluminação.
Objetos que durante o dia são coloridos, anoite se parecem descoloridos (“a noitetodos os gatos são pardos”), pois somenteos bastonetes são sensibilizados.
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Experiências psicofísicas indicam queexistem três tipos diferentes de pigmentospresentes nos cones (Sekuler, R. e Blake,R. Perception. 3ed McGraw Hill, 1990).
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Embora cor tenha uma descrição simples emtermos de comprimento de ondas, a percepçãoda cor por um ser humano é bastante complexo,envolvendo fenômenos psicofísicos e ainda nãocompletamente entendido.
O número de nomes de cores varia com a cultura(Sekuler, R. e Blake, R. Perception. 3edMcGraw Hill, 1990).
O próprio questionamento de se o que umapessoa chama de verde causa a mesmasensação em outra pessoa, é difícil de serrespondido.
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Efeito da vizinhança
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A adaptação a variação de intensidade luminosa (brilho)
O olho humano pode se adaptar a umespectro de variação de intensidade daordem , no entanto, não pode operar emtoda a escala simultaneamente.
1010
Um efeito conhecido desta característica éentrarmos em um ambiente escuro, vindo deuma ambiente claro ou vice-versa. O olhodemora um tempo para se adaptar.
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Aparelhos de aquisição de imagens
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Os dispositivos devem:
� por meio de algum processo físico, serem sensíveis a uma banda do espectro eletromagnético, gerando um sinal elétrico proporcional ao nível de energia recebida
� converter a saída elétrica para a forma digital.
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Espectro Visível
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Câmeras digitais
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CCD (charged-coupled device)
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conceitos muito básicos da fotografia
� abertura de diafragma� tempo de exposição� ISO� White color balance
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Abertura de diafragma
Quanto maior for a abertura da lente, mais luzalcançará o sensor.Cada ponto de abertura na lente, é chamado deF/Stop, e é representado por números, como porexemplo f/1, f/1.4 e assim por diante.Quanto menor o número, maior será a abertura dodiafragma, e quanto maior o número, menor seráa abertura, sendo F1 a abertura máxima da lente,e F22, a abertura mínima.
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Tempo de exposição
Determina a quantidade adequada de luz. Mede-se o tempo em segundo por frações de segundos,que indica quanto tempo o obturador irá ficaraberto para receber a luz que está sendo emitidapor determinada cena, logo, quanto mais tempo oobturador ficar aberto, mais luz, ou seja, maisinformação o sensor irá receber.A velocidade de abertura e tempo de exposiçãovaria de camera para camera, podendo ir de 30″ a1/2000
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ISO
O valor do ISO normalmente varia de 200 a 1600 eestá associado a sensibilidade do sensor a luz.Quanto menor o número, mais luz será necessário,acarretando em uma baixa velocidade do obturador.Isso significa que baixos ISOs, como 100 ou 200,são mais frequentemente utilizados em situaçõesbrilhantes (como a luz solar) ou quando a câmaraestiver montada em um tripé. Se não houver muitaluz disponível, ou a velocidade deve ser maior,deve-se aumentar o ISO.
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ISO
Em câmeras digitais, aumentando o ISO significauma diminuição em qualidade, com aumento nonível de ruído.
De uma forma geral deseja-se manter o ISO emvalores baixos para imagens de alta qualidade(baixo nível de ruído).
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White Color Balance
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Aquisições em outros comprimentos de onda
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Infravermelho
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Infravermelho
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Raios-X
Técnicas baseadas nos raios-X na faixa de 10-10 a 10-12 m de comprimento de onda, sendo que para a obtenção da imagem aproveita-se o fato que diferentes materiais possuem diferentes coeficientes de absorção.
∫−=
dsyx
oi eNN),(µ
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Raios-X
• simples• barato• requer cuidados devido a radiação
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Tomografia Computadorizadafonte
objeto
detector
posição 1posição 2 posição 3
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Tomografia Computadorizada
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Tomógrafos
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Medicina Nuclear
Nesta modalidade são ingeridos, ou aplicados por meio de injeções intravenosas, isótopos radioativos que se concentram em regiões específicas do corpo e possuem como produtos de decaimento raios-gama que são detectados por equipamentos específicos, produzindo uma imagem da região de interesse.
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Ultra-sonografia
Exame baseado na reflexão, por interfaces de tecidos, de ondas sonoras entre 1 a 15 MHz.
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Ressonância Magnética Nuclear
Mapeia a densidade de prótons em uma região pela aplicação de campos magnéticos e ondas de rádio freqüência.
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Qualidade da Aquisição da Imagem
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Amostragem
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(a) (b)
Imagem de uma porção do duodeno obtida em um exame de endoscopia com: (a) 600 dpi (dots per inch), (b) 150 dpi, (c) 50 dpi e (d) 25 dpi.
(c) (d)
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Quantização
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Imagem de uma porção do duodeno obtida em um exame de endoscopia com: (a) 8 bits por pixel (256 tons de cinza), (b) 7 bits por pixel (128 tons de cinza), (c) 4 bits por pixel
(16 tons de cinza) e (d) 1 bit por pixel (2 tons de cinza).
(a) (b)
(c) (d)
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Contraste Dada uma imagem, o contraste é definido como sendo a diferença do
valor médio de um parâmetro representativo de uma região de interesse, como, por exemplo, a média dos tons de cinza da região, e o valor médio do parâmetro representativo do fundo. O fundo representa todos os pixels da imagem que não fazem parte da região de interesse.
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Resolução � Intervalo de amostragem (em mm ou µm);
� A largura da imagem obtida pelo sistema ao se adquirir a imagem de um ponto (em mm);
� O tamanho da seção transversal do laser usado para se obter a imagem pela digitalização de um filme original ou o tamanho de um detector de estado sólido usado para se obter a imagem digital (em µm);
� O menor objeto visível ou a separação entre objetos em uma imagem (em mm ou µm);
� A grade mais fina que permanece visível em uma imagem (em lp/mm).
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Histograma
Um histograma é um gráfico de barras que apresenta a distribuição de tons de cinza de uma imagem. Em imagens de 8 bits, os tons de cinza são distribuídos no intervalo de 0 a 255.
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Distribuições estreitas do histograma, ou seja, com valores significativos concentrados em um pequeno subintervalo do conjunto de valores possíveis, são característicos de imagens com pouco contraste, o que acarreta maior dificuldade na análise.