Formatos y Reducción de imágenes Formatos de imágenes Formatos de imágenes Visualización...

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  • Formatos y Reduccin de imgenes Formatos de imgenes Formatos de imgenes Visualizacin Visualizacin Defectos de las imgenes Defectos de las imgenes Preprocesamiento Preprocesamiento
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  • Imgenes Bitmap Bitmap o Raster refiere a imgenes digitales que estn compuestas de puntos o pixeles Bitmap o Raster refiere a imgenes digitales que estn compuestas de puntos o pixeles (no solo al formato.bmp) En una imagen bitmap se debe definir el color exacto de cada pixel de la imagen. En una imagen bitmap se debe definir el color exacto de cada pixel de la imagen. Esta imagen bitmap ha sido aumentada para resaltar los pixeles que la componen. Extractado de http://aitt.acadiau.ca/nst pd/tutorials/graphics/ppt /digital_imaging.ppt http://aitt.acadiau.ca/nst pd/tutorials/graphics/ppt /digital_imaging.ppt
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  • El tamao de las imgenes bitmap Cuanto mayor sea nmero de pixeles que componen la imagen, mayor ser el tamao del archivo. Cuanto mayor sea nmero de pixeles que componen la imagen, mayor ser el tamao del archivo. Cuanto mayor sea el nmero de colores que pueda albergar cada pixel, mayor ser el tamao de la imagen Cuanto mayor sea el nmero de colores que pueda albergar cada pixel, mayor ser el tamao de la imagen El nmero de colores o tonalidades de grises esta dado por la cantidad de bits que se utilizan para representarlo. Por ej. El nmero de colores o tonalidades de grises esta dado por la cantidad de bits que se utilizan para representarlo. Por ej. 1 bit 2 colores (blanco/negro) 8 bits 256 colores 16 bits 65536 colores 24 bits 16 millones de colores (RGB [Red Green Blue] mode) Una imagen de 24 bits (3 bytes) de 1024x1024 pixeles, ocupar en formato bitmap no compreso: Una imagen de 24 bits (3 bytes) de 1024x1024 pixeles, ocupar en formato bitmap no compreso: 3x1024x1024 bytes = 3 Mb
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  • Imgenes vectorizadas Las imgenes vectorizadas no estn compuestas por puntos, sino por formas y lneas. Las formas vectorizadas estn definidas por la direccn de la lnea que corre a lo largo de su permetro. Los imagnes vectorizadas presentan una serie de cualidades tiles: Se puede variar su escala infinitamente Se puede variar su escala infinitamente Usualmente presentan archivos mas pequeos que las imgenes bitmap Usualmente presentan archivos mas pequeos que las imgenes bitmap Son mas claras y ntidas cuando se imprimen Son mas claras y ntidas cuando se imprimen Ntese que las imgenes vectorizadas aparecen en la pantalla de la computadora como pixelizadas ya que esta compuesta por pixeles. bitmap vector Para ver que esta imagen vectorizada mantiene su trazo suave, apretar Esc y hacer un zoom a %400. Para volver a la presentacin, apretar F5.
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  • Formatos de Imgenes Formatos Bitmap:.tif : formato sin compresin, til para no perder informacin, usado en impresin de imgenes de alta calidad (posters)..tif : formato sin compresin, til para no perder informacin, usado en impresin de imgenes de alta calidad (posters)..bmp: formato sin compresin, preferido en Windows (wallpaper es un.bmp).bmp: formato sin compresin, preferido en Windows (wallpaper es un.bmp).jpg: JPEG formato con compresin regulable (1-99). Cuanto mas se comprime la imagen, mas chica es la imagen pero empeora la calidad. No limita el nmero de colores. El tamao esta determinado por el nmero de pixeles..jpg: JPEG formato con compresin regulable (1-99). Cuanto mas se comprime la imagen, mas chica es la imagen pero empeora la calidad. No limita el nmero de colores. El tamao esta determinado por el nmero de pixeles..gif: formato con compresin, limitando colores hasta 256. Es el formato preferido en dibujos, logos o fotos con grandes areas de un solo color. Permite transparencias y animaciones..gif: formato con compresin, limitando colores hasta 256. Es el formato preferido en dibujos, logos o fotos con grandes areas de un solo color. Permite transparencias y animaciones..png: portable network graphic, similar a.gif.png: portable network graphic, similar a.gif.psd: formato con capas usado en Adobe Photoshop.psd: formato con capas usado en Adobe Photoshop.cpt: formato con capas usado en Corel Photopaint.cpt: formato con capas usado en Corel Photopaint Formatos Vectorizados :.cdr:Formato de CorelDraw..cdr:Formato de CorelDraw..wmf:windows metafile format. (mejor para PowerPoint y Word).wmf:windows metafile format. (mejor para PowerPoint y Word).fla:imagen vectorizada para animaciones creada por Macromedia Flash.fla:imagen vectorizada para animaciones creada por Macromedia Flash
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  • Comparacin de gif.bmp 16 millones.gif 256 colores.gif 16 colores.gif 2 colores 152,214 bytes 42,421 bytes 17,385 bytes 6,177 bytes 31,695 bytes en jpg Extractado de http://www.well.com/user/danemcg/images.html
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  • Comparacin de jpg Nivel 1 15 30 45 Tamao 31695 10315 8269 5300 bytes Nivel 60 75 90 99 Tamao 4480 3395 2239 1627 bytes
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  • Los formatos en Astronoma El formato FITS (Flexible Image Transport System) http://heasarc.gsfc.nasa.gov/docs/heasarc/fits_overview.html FITS fue desarrollado originalmente sobre finales de los 1970's como un formato para archivar e intercambiar archivos de datos astronmicos. A partir de la dcada pasada FITS tambin ha sido usado como formato de archivos on-line que puede ser ledo y escrito por software de anlisis de datos. FITS es ms que un nuevo formato de imgenes ya que permite almacenar bases de datos cientficos consistentes en matrices multidimensionales y tablas de datos de 2 dimensiones con filas y columnas. Un archivo FITS consiste en uno o mas Header + Data Units (HDUs), donde el primer HDU es llamado `HDU Primario', o `Matriz Primaria'. La matriz primaria contiene una matriz de pixeles de dimensin N, como ser un espectro 1-D, o una imagen 2-D, o un cubo de datos 3-D. Puede haber 5 tipos diferentes de datos primarios: enteros de 8-bit sin signo, enteros de 16 y 32-bits con signo o sin signo, y reales flotantes de precisin simple o doble de 32 y 64-bits. Cualquier nmero de HDUs adicionales pueden seguir al HDU primario. Estas HDUs adicionales son llamadas extensiones FITS. Hay 3 tipos de extensiones FITS standard: Extensin de Imagen una matriz de pixeles de dimensin N-dimensin, como la matriz primaria Extensin de Tabla ASCII filas y columnas de datos en formatos de caracteres ASCII Extensin de Tabla Binaria filas y columnas de datos en representacin binaria Cada HDU consiste en un cabezal `Header Unit' de formato ASCII, seguido de una serie de datos `Data Unit opcional. Cada cabezal o unidad de datos debe tener un tamao que sea un mltiplo exacto de 2880 bytes. El espacio no utilizado se llena con caracteres ASCII en blanco o NULs.
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  • El cabezal del formato FITS Cada header consiste en un cierto nmero de palabras claves (keyword) de 80 caracteres que tienen la forma general: Cada header consiste en un cierto nmero de palabras claves (keyword) de 80 caracteres que tienen la forma general: KEYNAME = valor / comentarios KEYNAME = valor / comentarios Los nombres de las keyword tienen un mximo de 8 caracteres y solo pueden contener letras maysculas, los dgitos 0-9, el guin o el guin abajo. Los nombres de las keyword tienen un mximo de 8 caracteres y solo pueden contener letras maysculas, los dgitos 0-9, el guin o el guin abajo. El nombre de la keyword est seguido (generalmente) de un signo de igual y un carcter en blanco, seguido luego por el valor de la keyword que puede ser un nmero entero, un real, o una secuencia de caracteres (entre comillas simples) o un valor booleano (las letras T true o F false). El nombre de la keyword est seguido (generalmente) de un signo de igual y un carcter en blanco, seguido luego por el valor de la keyword que puede ser un nmero entero, un real, o una secuencia de caracteres (entre comillas simples) o un valor booleano (las letras T true o F false). La ltima keyword en el cabezal es siempre `END' que no tiene campos de valor o comentarios. La ltima keyword en el cabezal es siempre `END' que no tiene campos de valor o comentarios. Cada cabezal comienza con una serie de keywords obligatorias que especifican el tamao y el formato de la unidad de datos. Por ejemplo: Cada cabezal comienza con una serie de keywords obligatorias que especifican el tamao y el formato de la unidad de datos. Por ejemplo: SIMPLE = T / file does conform to FITS standard BITPIX = 16 / number of bits per data pixel NAXIS = 2 / number of data axes NAXIS1 = 440 / length of data axis 1 NAXIS2 = 300 / length of data axis 2 Luego esta seguida de una serie de keywords opcionales que describen los aspectos variados de la los datos, como ser fecha y hora de observacin, tiempo de exposicin, nombre del objeto, coordenadas aproximadas del centro de la imagen, filtros, etc. Tambin se pueden colocar COMMENT o HISTORY keywords, que sealan el tratamiento que se le ha dado a los datos. Luego esta seguida de una serie de keywords opcionales que describen los aspectos variados de la los datos, como ser fecha y hora de observacin, tiempo de exposicin, nombre del objeto, coordenadas aproximadas del centro de la imagen, filtros, etc. Tambin se pueden colocar COMMENT o HISTORY keywords, que sealan el tratamiento que se le ha dado a los datos. La unidad de datos, de estar presente, sigue al cabezal en bloques de 2880 bytes. La unidad de datos, de estar presente, sigue al cabezal en bloques de 2880 bytes.
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  • Los bits y el rango dinmico El rango dinmico mide el rango de amplitudes de la luminancia de un objeto (por lo tanto el brillo) que un sensor puede medir en forma precisa. El rango dinmico mide el rango de amplitudes de la luminancia de un objeto (por lo tanto el brillo) que un sensor puede medir en forma precisa. Puede estar limitado por dos factores: Puede estar limitado por dos factores: la saturacin del pixel La ganancia y el nmero de bits por pixel para almacenar los datos. Generalmente esto ltimo est fijado de tal forma que se alcance a cubrir hasta cerca de la saturacin del sistema. Generalmente esto ltimo est fijado de tal forma que se alcance a cubrir hasta cerca de la saturacin del sistema. Si trabajamos con CCD de 14 bits, tendremos un rango dinmico de 0-16384, si es de 16 bits ser de 0-65536 (o de (-32768 a +32767). Si trabajamos con CCD de 14 bits, tendremos un rango dinmico de 0-16384, si es de 16 bits ser de 0-65536 (o de (-32768 a +32767).
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  • Visualizacin de imgenes Representacin en escala de grises y 3D
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  • Visualizacin (cont.) Representacin en escala de grises y superficies de nivel (contour plot) (contour plot)
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  • Zooming Zoom x 1 Zoom x 8
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  • La reduccin de imgenes Los defectos en la imagen Los defectos en la imagen Preprocesamiento de las imgenes Preprocesamiento de las imgenes Parte extractada de O. Hainaut http://www.sc.eso.org/~ohainaut/ccd/
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  • Defectos en el instrumental Columnas defectuosas Pixel trampa Mugre en el CCD Polvo el filtro u otra parte del camino ptico
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  • Defectos en la imagen Saturacin y blooming Figuras de difraccin Imgenes movidas con diferentes umbrales
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  • Los rayos csmicos en la atmsfera
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  • Rayos csmicos La imagen cruda con estrellas con trazos Zoom en zona con rayos csmicos El mismo campo pero con un tamao de pixel mayor. Imposibilidad de distinguir los rayos csmicos. Se deben remover?
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  • Preprocesamiento de la imagen Bias aditivo: seales que se adicionan a nuestra seal. Bias aditivo: seales que se adicionan a nuestra seal. Ruido de lectura Corriente Oscura Bias multiplicativo: Diferencia de sensibilidad entre pixeles o problemas de iluminacin no uniforme sobre el chip (vignetting) o polvo. Bias multiplicativo: Diferencia de sensibilidad entre pixeles o problemas de iluminacin no uniforme sobre el chip (vignetting) o polvo. Flats
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  • Obtencin de bias y darks Bias: Imagen con tiempo de exposicin 0 seg. (o lo mas prximo que permita el sistema) y obturador cerrado. Bias: Imagen con tiempo de exposicin 0 seg. (o lo mas prximo que permita el sistema) y obturador cerrado. Dark: Imagen con obturador cerrado y tiempo de exposicin igual al de las imgenes de estudio. Dark: Imagen con obturador cerrado y tiempo de exposicin igual al de las imgenes de estudio.
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  • Bias Dark de 45 seg.
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  • Obtencin de Flats Recomendaciones No mover la cmara del telescopio entre exposiciones y flats No mover la cmara del telescopio entre exposiciones y flats Si el telescopio tiene flexin, tomar flats con posiciones del telescopio similares a las de nuestros objetos Si el telescopio tiene flexin, tomar flats con posiciones del telescopio similares a las de nuestros objetos Chequear que no incida luz parsita Chequear que no incida luz parsita No hacer grandes cambios de foco entre exposicin y flats No hacer grandes cambios de foco entre exposicin y flats Tiempo de exposicin tal que el nmero de cuentas caiga en la mitad del rango dinmico. Tiempo de exposicin tal que el nmero de cuentas caiga en la mitad del rango dinmico. Tomar por lo menos 5 flats por cada filtro que se vaya a usar. Tomar por lo menos 5 flats por cada filtro que se vaya a usar. Tomar flats todos los das. Tomar flats todos los das.
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  • Tipos de Flats Flats de cielo crepuscular (preferentemente vespertino) Flats de cielo crepuscular (preferentemente vespertino) Apuntar el telescopio entre 5 y 10 al Este del Cenit (al Oeste si es matutino) Usar seguimiento Desplazar el telescopio entre imgenes Flat de cpula Flat de cpula Pantalla ubicada a 2-3 m del tubo del telescopio. Iluminada uniformente con una lmpara. Lmpara con filtro para reproducir el cielo nocturno. Flat de cielo nocturno Flat de cielo nocturno 1.De regin vaca de estrellas 2.Combinando las exposiciones de una noche.
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  • Ejemplos de Flats
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  • Combinacin de imgenes para obtener los Master Master Bias: Combinar bias con mediana o promedio rechazando los valores mayores y menores. Master Bias: Combinar bias con mediana o promedio rechazando los valores mayores y menores. Master Dark: Restar el MBias a cada imagen Dark. Combinar bias con mediana o promedio rechazando los valores mayores y menores. Si hay diferentes tiempos de exposicin se debe escalar a un mismo tiempo. Master Dark: Restar el MBias a cada imagen Dark. Combinar bias con mediana o promedio rechazando los valores mayores y menores. Si hay diferentes tiempos de exposicin se debe escalar a un mismo tiempo. Master Flat: Restar MBias a cada Flat. Si las exposiciones fueron cortas no es necesario restar MDark. Escalar cada flats con mediana o moda (nmero de cuentas mas repetidas de un histograma). Combinar con promedio. Normalizar dividiendo por el promedio de la imagen combinada para que queden valores ~ 1. (Se debe trabajar en reales). Master Flat: Restar MBias a cada Flat. Si las exposiciones fueron cortas no es necesario restar MDark. Escalar cada flats con mediana o moda (nmero de cuentas mas repetidas de un histograma). Combinar con promedio. Normalizar dividiendo por el promedio de la imagen combinada para que queden valores ~ 1. (Se debe trabajar en reales).
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  • Reduccin final Imagen Reducida = (Imagen Cruda MBias MDark) / MFlat (Imagen Cruda MBias MDark) / MFlat Fin del preprocesamiento !!