PROCESAMIENTODE IMÁGENES:CONSEJOS ÚTILES

Vol. 7 Preprocesamiento

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Área de procesamiento del filtro

Coeficientes de filtro

Cuando se procesa una imagen original con filtros, si es grande, puede requerir mucho tiempo para

ser procesada. Por esta razón, es importante delimitar las áreas a ser filtradas.

Los filtros típicamente utilizados para el preprocesamiento tienen

coeficientes de filtrado de “3 x 3”, “9 x 9”, “16 x 16”, etc. Al usar

el tipo de “3 x 3”, el más común, se toman los datos gráficos de 3

píxeles horizontales por 3 verticales como referencia, y el filtro se

aplica al píxel del centro.

Por ejemplo, si una imagen está compuesta por 320 píxeles

horizontales por 240 verticales, la imagen se filtra 76,800 veces

(320 x 240).

19

19

19

19

19

19

19

19

19

Ejemplo de coeficiente de filtroCoeficiente de filtro utilizado para promediar una imagen

Para llevar a cabo inspecciones o mediciones de calidad con el procesamiento de imágenes, es esencial obtener

primero imágenes con una calidad lo suficientemente alta para dichos fines. Las imágenes capturadas con una cámara

simplemente no siempre son idóneas para estos fines, debido al tipo de fuente de luz, material de la pieza de trabajo

o el entorno en que se captan las imágenes, lo que puede ocasionar inconsistencias en los resultados de la inspección.

Para evitar este problema, las imágenes capturadas se procesan (convierten) utilizando filtros de imagen, de

acuerdo con el uso previsto para las

mismas. Este procedimiento se conoce

como preprocesamiento de imágenes. El

preprocesamiento puede mejorar la claridad

de las imágenes capturadas, hacer que se

distingan mejor los elementos necesarios

(formas, colores, etc.) para la aplicación, o

eliminar componentes (ruido) no deseados.

Para el preprocesamiento con filtros, se

utilizan materiales tales como dispositivos

de procesamiento de imágenes y software

de retoque fotográfico de PC. Existen

muchos tipos de filtros diferentes, por lo que

es importante entender sus características

para seleccionar el filtro óptimo para cada

aplicación.

01 ¿Qué es el preprocesamiento?

Para facilitar inspecciones estables al utilizar tecnología de procesamiento de imágenes, es crucial minimizar el ruido en las mismas.Este folleto presenta filtros de preprocesamiento que reducen el ruido, que no es posible eliminar con sólo mejorar las condiciones ópticas.

Ejemplo de preprocesamiento de imágenesLos filtros eliminan el ruido para ofrecer una imagen clara.

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CONSEJOS ÚTILES PARA ELPROCESAMIENTO DE IMÁGENES

Vol. 7Preprocesamiento

La siguiente sección presenta los principales filtros utilizados por lo general en el preprocesamiento

de imágenes. En las aplicaciones reales, el uso combinado de varios filtros para obtener imágenes

que satisfagan las necesidades de la aplicación, se ha convertido en la norma general.

Filtro de expansiónEste filtro elimina componentes de ruido (suciedad), indeseables para el procesamiento de imágenes.

Sustituye el valor del píxel central de un área de 3 × 3 píxeles, con el valor más alto de entre los nueve píxeles.

Al aplicar un filtro de expansión a una imagen monocromática, éste hará que los nueve píxeles de un área de

3 x 3 se tornen blancos, si cualquiera de los que rodean al píxel central es blanco.

Filtro de contracciónUn filtro de contracción también es

efectivo para eliminar componentes de

ruido. A diferencia del filtro de expansión,

el de contracción reemplaza el valor del

píxel central del área de 3 × 3 con el valor

más bajo de entre los nueve píxeles.

Al aplicar un filtro de expansión a una

imagen monocromática, éste hará que

los nueve píxeles de un área de 3 x 3 se

tornen negros, si cualquiera de los que

rodean el píxel central es negro.

Filtros típicos

Al aplicar el coeficiente de filtro en la siguiente figura, se obtiene un valor de píxel preprocesado por

cada área de 3 x 3, multiplicando los valores respectivos de los nueve píxeles de la imagen original

por 1/9, para sumárlos luego todos juntos. La imagen filtrada se obtiene repitiendo este cálculo para

cada área de 3 x 3, desplazándose una columna a la vez.

Ejemplo del cálculo al aplicar el coeficiente de filtro

Valores de los píxeles

Se sustituye el valor de cada píxel con el promedio de los píxeles circundantes.

Operador

1 3 2

3 4 2

1 2 0

19

19

19

19

19

19

19

19

19

1 3 2 4 6 1

3 4 2 6 0 5

1 2 0 4 3 5

1 2 3 4 3 4

2 3 4 5 4 3

2 3 3 …

2 3 … …

2 3 … …

… … … …

×

Procesamientode filtro

Se multiplican los valores de píxel por 19

y se suma los valores obtenidos.

19 ×1 +

19 ×3 +

19 ×2

+19 ×3 +

19 ×4 +

19 ×2

+19 ×1 +

19 ×2 +

19 ×0 = 2

04

ExpansiónSustituye el valor del píxel central con el valor máximo “9”.

2 5 9

3 5 3

0 1 2

2 5 9

3 9 3

0 1 2

2 5 9

3 0 3

0 1 2

ReduccíonSustituye el valor del píxel central con el valor mínimo “0”.

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Vol. 7Preprocesamiento

Filtro de promediaciónEl filtro mejora la calidad de la imagen al suavizar (atenuar) las sombras en ella. Saca un promedio

de los valores de los nueve píxeles incluyendo el del centro. El impacto de componentes de ruido se

puede reducir también suavizando la imagen. El filtro también ayuda a las mediciones de posición,

tales como la detección de bordes de piezas o la búsqueda de patrones.

Para proporcionar un suavizado más natural, se puede utilizar un filtro de promediación ponderado.

Aun cuando se capturan componentes tales como ruido o suciedad, como parte de una imagen, un

filtro de expansión o contracción los puede eliminar para hacer la imagen más clara.

Imagen original Después de aplicar un filtro de expansión

Después de aplicar un filtro de contracción

Ejemplo de procesamiento de filtros

19

19

19

19

19

19

19

19

19

Imagen original Promediación

Filtro de mediaEl filtro ordena los valores de nueve píxeles, y le asigna luego al píxel central la mediana de todos

como nuevo valor. A diferencia del filtro de promediación, logra reducir los componentes de ruido sin

difuminar la imagen. El filtro es eficaz sobre todo para eliminar el ruido causado por píxeles de color e

intensidad muy diferentes a los de su área.

Imagen original Media

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Vol. 7Preprocesamiento

Filtro de SobelEs un tipo de filtro muy efectivo para la

extracción de bordes. Resalta los bordes en

imágenes de poco contraste. Adicionalmente,

hace que las imágenes procesadas obtengan un

aspecto más natural.

Además del filtro Sobel, existen otros filtros

utilizados para la extracción de bordes,

incluyendo los filtros Prewitt, Roberts y

Laplaciano.

Imagen original

Ejemplo de extracción de colorSólo el e lemento de color verde se extrae de la imagen or ig inal .

Sobel

Otros preprocesamientosExtracción de colorEs el procesamiento para extraer determinados elementos de una imagen a color.

Las señales de video a color se convierten en datos digitales cromáticos R (Rojo), G (verde) y B

(Azul). La extracción del color se realiza utilizando estos datos.

Este procesamiento binario convierte cada pixel en un pixel extraído o en uno no extraído. Por

esta razón, el proceso no sólo asegura una extracción estable, incluso para colores obscuros,

sino también disminuye la cantidad de datos de información de color a ser procesada, permitiendo

eventualmente un procesamiento posterior de alta velocidad.

Procesamiento en escala de grisesEl procesamiento en escala de grises, también conocido como procesamiento de escala de sombras,

se utiliza para obtener la información de escala de luminosidad de una imagen capturada con una

cámara. Este proceso divide la gradación de luminosidad de los píxeles en 8 bits (= 256 niveles) y

utiliza toda esta información de 256 niveles. Por lo tanto, este tratamiento aumenta significativamente

la precisión en la detección de piezas. Es muy útil en aplicaciones como la detección de piezas

difíciles de detectar mediante el procesamiento binario monocromático.

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