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Procesamiento Digital de Imágenes 1

Profesor: Andrés Flores

29/06/2009 Andrés Flores 2

Introducción

� El Procesamiento o Tratamiento Digital de Imágenes se encarga de estudiar los mecanismos que permiten aplicar algoritmos matemáticos a imágenes en un sistema digital o computadora. Estos mecanismos incluyen extraer información útil, mejorar, resaltar, almacenar las imágenes etc.

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Aplicaciones

� Se pueden mencionar cuatro campos de aplicación importantes:� Mejora de Imágenes.� Transmisión y Almacenamiento de Imágenes.� Análisis de Imágenes.� Gráficos de Computadora.


Mejora de Imágenes

� Involucra tareas como :� Mejora del contraste.� Filtraje de la imagen.� Restauración.� Métodos Estadísticos.

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Transmisión y Almacenamiento de Imágenes

� Involucra aspectos de codificación de la imagen que permitirán transmitirla a un lugar lejano o su almacenamiento en forma eficiente.


Análisis de Imágenes

� Involucra tareas :

� Medición Geométrica.

� Conteo.

� Segmentación.

� Control de calidad

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Gráficos de Computadora

� Involucra la generación de imágenes en computadora para edición de publicidad gráfica asícomo de vídeo juegos.


Obtención de Imágenes Digitales

� Concepto de Imagen: Función Bidimensional de intensidad de radiación f(x,y).

f(x,y)x

y(0,0)

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Descomposición de una imagen


Diversas representaciones de una imagen

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Adquisición de Imágenes

� Se requieren dos elementos para obtener Imágenes Digitales:� Dispositivo Sensible a una determinada banda

del espectro electromagnético (rayos X, UV, visible, IR).� Digitalizador.


Espectro Electromagnético

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Imágenes Satelitales

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CCD

� Fotodetector sensible a luz visible e infrarroja. Capaz de generar una diferencia de potencial al incidir luz a ellos.

CHIP CCD

� Arreglo de CCDs.

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Arreglo de CCDs genera señal de vídeo estándar

Memoria de Memoria de SalidaSalidaChip CCD

ll ííneas paresneas pares

ll ííneas imparesneas impares

Generador Generador de sede seññal al de vde víídeodeo

Generador deGenerador deSincronismoSincronismo

SeSeññal de al de vvíídeodeo

(CCIR o (CCIR o RS170)RS170)

h-sync v-sync


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Cámaras

� Analógicas.- Arrojan señal de vídeo estándar (PAL o NTSC). Muy comerciales (HandyCamde Sony)� Digitales.- Arrojan señal de vídeo digital. � Fotográficas Digitales.- No hace falta

película, almacenan imágenes en unidades de memoria FLASH o Minidiscos. Se llevan a la PC para ser procesados e impresos.

Digitalización

� Las imágenes obtenidas por medios analógicos (NTSC o PAL) se digitalizan con un “Frame Grabber”� Existen cámaras que arrojan imágenes

digitales sin necesidad de ser digitalizadas. p.ej. Webcam se conecta directamente a una PC, Sistemas Fire Wire� Un Escáner usa tecnología CCD para

capturar imágenes que se han adquirido por otro medio como cámaras fotográficas comunes, rayos X, etc.

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Sistema de Adquisición de Vídeo Analógico en PC

CCáámara de Vmara de VíídeodeoNTSC o PALNTSC o PAL

FrameFrameGrabberGrabberlleva a cabo procesolleva a cabo procesode digitalizacide digitalizacióón.n.

PC deberPC deberáá contarcontarcon DRIVER paracon DRIVER paraControlar la TarjetaControlar la Tarjetaen MS Windowsen MS Windowsy LINUXy LINUX

Otros Sistemas

ScannerScannerQuickCamQuickCam

IEEE 1394

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Representación y Codificación de una Imagen

� Una imagen digital es una matriz de dos dimensiones donde cada dato viene a ser un PIXEL.� Cada píxel tendrá una representación que

dará la información de brillo y/o color.� Son importantes : la dimensión y la cantidad

de colores o tonos de gris.

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Muestreo y Cuantificación

� La imagen a digitalizar deberá pasar necesariamente por estos dos procesos conocidos.� Consideramos la imagen como una función

de dos dimensiones f(x,y).� El muestreo implica la digitalización de las

coordenadas espaciales.� La digitalización de la amplitud es la

cuantificación de los tonos de gris.

Resolución Espacial

� El muestreo determinará con que resolución se ha digitalizado la imagen.� Resoluciones comunes son:� 640*480.� 800*600.� 1024*768.

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Diferentes Resoluciones

256x256

128x128

64x6432x32

Niveles de Gris

� La cuantificación establece cuantos niveles de gris se usan en una imagen.� Se toma a cero como el nivel mas oscuro

(negro) y el nivel mas alto el tono mas brillante (blanco).� Esto dependerá de cuanta información se

desea almacenar.� Puede ser de: � 256 niveles de gris� 16 niveles de gris

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256 64

4 2 2

Imágenes a Colores

� Para representar colores se usa una descomposición de 3 colores básicos.� RGB - Rojo - Verde - Azul.� Para cada uno se tienen 256 tonos o brillos.� Esto significa que se necesitarán para un

pixel 3 bytes. Es decir 24 bits.� Entonces son posibles hasta 16’777,216

colores

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Colores RGB

ColoresImagen OriginalImagen Original

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Almacenamiento de Imágenes

� Representación binaria. Blanco y Negro.

0 1 1 1 0

0 1 0 1 0

0 1 1 1 0

0 1 0 1 0

0 0 0 0 0

Niveles de Gris

� Una imagen con niveles de gris se representa con BYTES.

231 231 231 231 231

4 4 4 4 231

129 129 129 4 231

205 205 129 4 231

8 205 129 4 231

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Imagen a color223 216 178 157 125 113

233 238 219 199 157 129

233 242 233 220 179 142

239 246 241 232 200 164

193 249 244 240 220 191

173 159 115 88 47 27

183 182 157 128 79 42

184 187 172 148 99 51

190 191 179 159 119 73

193 193 180 166 135 99

185 176 134 109 69 52

194 193 170 144 95 61

190 193 179 159 112 66

193 194 182 166 126 82

191 192 180 167 138 104

Archivos

� Formatos de Archivos Binarios:� BMP Windows Bitmap.

� PCX� TIFF.....

� Formatos comprimidos:� JPEG.� GIF.

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Sistema de visión


OPENCV

� Ambiente de desarrollo de aplicaciones en Procesamiento de Imágenes.� Programación en C.� Disponible en Windows y Linux� Amplias librerías.� http://sourceforge.net/projects/opencvlibrary/

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Recursos Internet

� Algunas imágenes de esta presentación se obtuvieron en:� http://www.imageprocessingplace.com/� http://micro.magnet.fsu.edu/primer/digitalima

ging/javaindex.html� http://www.ph.tn.tudelft.nl/Courses/FIP/nofra

mes/fip.html

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Education

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