By A. Olvera

Benemérita Universidad Autónoma de Puebla

Facultad de Ciencias de la Computación

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Proc. Dig. de Imágenes

Arturo Olvera Lópezaolvera@cs.buap.mx

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Introducción

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Imagen

Inicios del concepto imagen:

Primera cámara analógica portátil1685 (Johann Zahn)

Era digital

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Imágenes

Primera Imagen (fotografía) capturada

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Joseph Nicéphore Niépce1825-1826

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Imágenes Digitales

Fundamento en el Procesamiento digital de

este tipo de información:

Imagen: función bidimensional f(x,y) donde x, y

son coordenadas espaciales (planos) y la amplitud

de f para cada par (x,y) se llama intensidad o nivel

de gris

Cuando en una imagen x, y, f tienen valores

finitos, ésta imagen es una imagen digital

PDI

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Orígenes del Procesamiento de imágenes

• Primeras aplicaciones:

– Periódicos: Transmisión de imágenes mediante cables submarinos

– Sistema Bartlane para la transmisión de datos (Inglaterra-New York, 1920)

5 niveles

de gris

1922

1920

Codificación en cintas15 niveles de gris

1929Impresoras telegráficas

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PDI

• Comienza con la aparición de Computadoras digitales:

Transistor (Bell, 1948)

COBOL (Common Bussines-Oriented Language), FORTRAN (FORmula TRANslator), 1950-1960

Circuito Integrado (Texas inst., 1958)

Microprocesador (Intel, 1970)

Computadora personal (IBM, 1981)

Era Actual

-GPUs, Tensor-Cómputo de alto desempeño-Super cómputo

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PDI

• Primera computadora para PDI:

– Jet Propultion Laboratory (Pasadena, Cal., 1964)

Primera Imagen transmitida porla sonda Ranger 7

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Algunas áreas de aplicaciónPDI

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Ultrasonido

1010

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Resonancia Magnética

Basada en :

Magnetismo atómico

Radio frecuencias

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PET Detección de contraste

Basada en marcadores:▫ Fluoro-Deoxy Glucosa

Receptor de rayos gamma

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Termografía

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Aplicaciones PDI

Otras aplicaciones??

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1515

Fundamentos

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Espectro Electromagnético (EE)

• EE: Conjunto de ondas (senoidales)

electromagnéticas que viajan a la velocidad de la

luz

• Isaac Newton (Siglo XVII) -> La luz solar a través

de un prisma emite un rayo de color (violeta-rojo)

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Espectro Electromagnético (EE)

• El EE se expresa en términos de la longitud de

onda () y frecuencia (v)

c= velocidad de la luz(2.998 X 108 m/s)

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Espectro Electromagnético (EE)

• La energiá está dada por: E=hv, h=Constante de Planck (6.62606896×10-34Js)

• De acuerdo a la longitud de onda, frecuencia y energía en las ondas, éstas son categorizadas en el EE:

Ondas electromagnéticas: Partículas viajando en forma de ondas, cada partícula tiene cierta cantidad de energía (fotónes)

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1919

Espectro Electromagnético (EE)

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Ojo Humano

2020

Conos: 6-7 Millones (colores)

Bastones 75-150 millones (niveles bajos de iluminación)

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Espectro Electromagnético (EE)• Colores que el ojo humano percibe en un

objeto: Luz que un objeto refleja (rechaza)

• La luz que carece de color se le denomina monocromática (acromática)

– Este tipo de luz solo tiene el atributo intensidad

– Escala de grises: [Negro, Blanco]

-Refleja la luz cuya longitud de onda es 500-570nm-Absorbe la energía en las otras longitudes de onda

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Espectro Electromagnético (EE)• La luz cromática (Color) abarca las ondas con

longitud 0.43-0.79m

– Para describir la calidad de una fuente cromática de luz:

• Radiancia: Cantidad total de energía que fluye desde la fuente de luz (medida en Watts)

• Luminancia: Cantidad de energía que un observador percibe de la fuente de luz (media en Lumens)

– Si se emite luz operando en la banda infrarroja, un observador no percibe luminancia, luminancia~0

• Brillo: Descriptor subjetivo de la percepción de la luz (No hay unidades de medición, es una analogía de la noción de intensidad)

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2323

Captura de Imágenes Digitales

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Adquisición de ID

• Para digitalizar una imagen es necesario

usar algún dispositivo:

– Intensidad de luz (Grises)

– Reflexión (Color)

• Dispositivos:

– Scanner

– Cámaras DigitalesCCD (Coupled Charge Device)

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Adquisición de ID

• CCD (Charge Coupled Device):

– Registra la cantidad de luz que se refleja en la escena

– Con un arreglo de CCD, se pueden digitalizar renglones de la escena

– Digitalización:

• Tono de Gris: Registra intensidad de luz

• Reflexión: Cantidad

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Captura de imágenes digitales

Arreglo de sensores

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2727

Modelo simple de la formación de una

imagen

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Modelo simple

Una ID, es una función f(x,y) -> proporcional a

la cantidad de luz que se refleja

Cuando una imagen es generada por un

proceso físico: 0<f(x,y)<

En particular, f(x,y)=i(x,y)r(x,y)

– Donde: i=iluminación, r=reflectancia

0<i< 0<r<1

Absorción totalReflectancia total

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Sampling and Quantization

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3030

Sampling and Quantization

a) b)

c) d)

Digital

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Sampling and Quantization

Dependen de los arreglos de sensores

utilizados en la captura

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3232

Representación de una ID

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3333

Representación de una ID

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3434

Representación de una ID

Origin

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3535

Rangos de grises

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3636

Resolución de intensidad y espacial

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3737

Resolución de intensidad

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Resolución de intensidad

38

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Resolución espacial

3939

75 DPI133 DPI

2400 DPI

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4040

Resolución espacial (Ejemplo)

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4141

Resolución de intensidad

(Ejemplos)

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4242

Resolución de intensidad

(Ejemplos)

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4343

Modelos de color

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4444

Modelos de color

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4545

Modelos de color

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4646

Modelos de color

RGB

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Representación ID en color RGB

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Modelos de color

Conjunto de colores seguros

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Otros modelos de Color

CMY (Cian, Magenta, Yellow)

- Usualmente utilizado en impresión

HSI (Hue, Saturation, Intensity), (Ton., Pur., intens.)

-El más cercano a la manera en que se interpreta el color en los humanos

Color (Tono)

Pureza Brillo

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HSI

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