MEEA,15 de Outubro de 2001 Técnicas de visualização, aquisição e processamento de imagem.
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MEEA,15 de Outubro de 2001
Técnicas de visualização, aquisição e processamento de imagem
MEEA,15 de Outubro de 2001
A imagem digital
• Imagem: função f(x,y) que representa uma intensidade de luz no espaço bidimensional.
• Imagem digital: a imagem é discretizada no espaço originando uma matriz de pontos – PIXELS.
Pixel
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Quantização
• Escala de cinzentos: a função f é discretizada em termos de intensidade de luz.
• O valor máximo corresponde ao branco e o valor mínimo ao preto.
• A cada pixel corresponde uma intensidade de luz na escala de cinzentos Quantização
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Aquisição de imagem
• As imagens têm que ser obtidas sob a forma de sinais eléctricos:
Câmaras de vídeo CCD
Vidicons
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CCD• Malha de elementos fotosensíveis que acumulam cargas eléctricas geradas pela incidência
dos fotões.
Pequena distorção geométrica
Estabilidade térmica
Eficiência quântica
Vantagens:
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Vidicons
• Tubo analisador do tipo fotocondutor.
• Faz uso de uma resistência eléctrica variável com a intensidade de luz para transformar o sinal óptico num sinal eléctrico.
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Aplicação
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Intensificadores: Como funcionam?
• No intensificador, o fotocátodo é excitado pela luz existente e converte esta energia em electrões.
• Estes são acelerados num campo eletroestático e atingem o ecrâ de fósforo.
• Esta aceleração do electrão proporciona um aumento da qualidade da imagem.
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Geometria da imagem: tranformações
• Estabelecem-se transformações matriciais para definir a reconstrução do espaço 3-D numa imagem 2-D.
• Definem-se coordenadas no espaço 3-D(x,y,z): ‘world coordinates’ e coordenadas no plano 2-D (x*,y*,z*).
• O conhecimento do efeito da tranformação dos pontos 3-D é essencial no posterior processamento da imagem.
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Transformações de Fourier - FFT
• Muitas das operações sobre as imagens são realizadas no espaço de Fourier.
• O FFT é um algoritmo que permite minimizar o número de operações necessárias na decomposição do sinal em funções sinusoidais.
• No espaço de Fourier, é possível reconhecer a gama de números de onda da imagem.
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Frequência de amostragem
• Número de onda: frequência espacial K• Frequência de amostragem (nº de pixels/x) KP
• Se KP < 2,7.K (teorema de Nyquist) obtém-se uma imagem:
• O número de pixels utilizado é insuficiente para garantir uma amostragem que reproduza a gama de números de onda espaciais.
DESFOCADA
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Processamento de imagem
• No tratamento de imagem, podem-se definir dois pontos fundamentais:
Melhorar: Contraste, detecção de arestas,...Restaurar/Reconstruir: Filtros,...
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Histogramas
• A olho nu não é possivel estimar a homogeneidade de uma área iluminada.
• Um histograma mostra uma escala de distribuição de cinzentos de uma imagem, mas não a variação espacial.
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Contraste
• O contraste não é mais do que a diferença de radiação entre um objecto e o fundo(‘background’).
• Para melhorar o contraste de uma imagem recorre-se a histogramas.
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Melhorar o contraste
• Devido á má iluminação, pode acontecer que a imagem fique escura e com um baixo contraste.
O histograma mostra que existe uma grande concentração de valores de cinzento num pequeno espaço de valores possíveis.
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Melhorar o contraste
• Para se melhorar consideravelmente a imagem é necessário que se projecte esta grande concentração de valores de cinzento para todo o campo de contraste possível.
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Detecção de arestas
• A deteção de arestas requer uma operação de filtragem que realça a variação de cinzentos.
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Detecção de arestas
• Para este processo utilizam-se operadores derivativos:
Vector gradienteMagnitude do gradiente
• A aresta está localizada onde a magnitude do gradiente é máxima
• A sua direcção é normal à direcção do vector gradiente.
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Filtros: Operações com ‘pixels’
• Operações com média permitem eliminar ruído de alta frequência mas podem desfocar fronteiras.
• Operações com a mediana.
Imagem distorcida pelo ruído corrigida por um filtro mediana
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Filtros
• Filtro passa-baixo Aplica-se uma transformação no espaço de Fourier que permite anular as altas frequências.
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A cara de Marte
Eliminação do ruído e melhoramento do contraste.
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• Apresentação no âmbito da disciplina de Métodos Experimentais em Energia e Ambiente efectuada pelos alunos:
David SantosFilipe Maçarico
• Bibliografia:Digital image processing – Rafael C.Gonzalez \ Paul
Wintz,second editionPractical Handbook on image processing for scientific
applications – Bernd Jahne,Crc PressDigital image processing – Bernd Jahne, SpringerPesquisa na internet