Aquisição de Imagens

Aquisição da imagem

Pré-processamento

Segmentação

Reconhecimento dos objetos e regiões

Etapas típicas envolvidas no processamento de imagens.

Princípios da Visão Humana

Referência: capítulo 2 do livro do Gonzalez

O olho humano – o dispositivo de entrada da informação visual

www.molecularexpressions.com/.../vision.html

A córnea é um tecido transparente eresistente que reveste a superfícieanterior do olho.

A parte frontal da irís possui coloração ao passo que a parte de trás é escura

A pupila controla quantidade de luz que entra no interiordo olho variando o seu diâmetro de 2 a 8 mm dediâmetro

http://www.accessexcellence.org/AE/AEC/CC/images/vi sion_fig1.gif

A lente, chamada de cristalino, é responsável porfocalizar os objetos modificando a sua curvatura e

espessura.Além disto, as proteínas presentes na sua composiçãofiltram luzes infravermelho e ultravioletas que poderiamdanificar o olho.

Na retina estão os receptoresluminosos do olho.

http://www.accessexcellence.org/AE/AEC/CC/images/vi sion_fig1.gif

A retina possui dois tipos de receptores: os cones e os bastonetes.

Em um olho existem entre 6 e 7 milhões de cones que são altamente sensíveis a cores e entre 75 e 150 milhões de bastonetes que são responsáveis pela visão geral sendo analisada.

http://www.evl.uic.edu/aej/488/diagrams/rods_and_co nes.jpg

Como a fóvea é a região que contém maiornúmero de cones, responsáveis pelodiscernimento de pequenos detalhes, osmúsculos conectados ao olho, omovimentam de forma que a imagem sejaformada sobre ela.

De fato, os olhos estão em constantemovimento, mesmo quando se estáfixando em uma cena. Acredita-se queestes pequenos movimentos aleatóriossão responsáveis por não visualizarmosas veias presentes no olho.

Os bastonetes não participam da visãocolorida e são bastante sensíveis a baixosníveis de iluminação.

Objetos que durante o dia são coloridos, anoite se parecem descoloridos (“a noitetodos os gatos são pardos”), pois somenteos bastonetes são sensibilizados.

Experiências psicofísicas indicam queexistem três tipos diferentes de pigmentospresentes nos cones (Sekuler, R. e Blake,R. Perception. 3ed McGraw Hill, 1990).

Embora cor tenha uma descrição simples emtermos de comprimento de ondas, a percepçãoda cor por um ser humano é bastante complexo,envolvendo fenômenos psicofísicos e ainda nãocompletamente entendido.

O número de nomes de cores varia com a cultura(Sekuler, R. e Blake, R. Perception. 3edMcGraw Hill, 1990).

O próprio questionamento de se o que umapessoa chama de verde causa a mesmasensação em outra pessoa, é difícil de serrespondido.

Efeito da vizinhança

A adaptação a variação de intensidade luminosa (brilho)

O olho humano pode se adaptar a umespectro de variação de intensidade daordem , no entanto, não pode operar emtoda a escala simultaneamente.

1010

Um efeito conhecido desta característica éentrarmos em um ambiente escuro, vindo deuma ambiente claro ou vice-versa. O olhodemora um tempo para se adaptar.

Os dispositivos devem:

� por meio de algum processo físico, serem sensíveis a uma banda do espectro eletromagnético, gerando um sinal elétrico proporcional a nível de energia recebida e

� converter a saída elétrica para a forma digital.

Espectro Visível

Câmeras digitais

CCD (charged-coupled device)

conceitos básicos da fotografia

� abertura de diafragma� tempo de exposição� ISO� White color balance

Abertura de diafragma

Quanto maior for a abertura da lente, mais luzalcançará o sensor.Cada ponto de abertura na lente, é chamado deF/Stop, e é representado por números, como porexemplo f/1, f/1.4 e assim por diante.Quanto menor o número, maior será a abertura dodiafragma, e quanto maior o número, menor seráa abertura, sendo F1 a abertura máxima da lente,e F22, a abertura mínima.

Tempo de exposição

Determina a quantidade adequada de luz. Mede-se o tempo em segundo por frações de segundos,que indica quanto tempo o obturador irá ficaraberto para receber a luz que está sendo emitidapor determinada cena, logo, quanto mais tempo oobturador ficar aberto, mais luz, ou seja, maisinformação o sensor irá receber.A velocidade de abertura e tempo de exposiçãovaria de camera para camera, podendo ir de 30″ a1/2000

ISO

O valor do ISO normalmente varia de 200 a 1600 eestá associado a sensibilidade do sensor a luz.Quanto menor o número, mais luz será necessário,acarretando em uma baixa velocidade do obturador.Isso significa que baixos ISOs, como 100 ou 200,são mais frequentemente utilizados em situaçõesbrilhantes (como a luz solar) ou quando a câmaraestiver montada em um tripé. Se não houver muitaluz disponível, ou a velocidade deve ser maior,deve-se aumentar o ISO.

ISO

Em câmeras digitais, aumentando o ISO significauma diminuição em qualidade, com aumento nonível de ruído.

De uma forma geral deseja-se manter o ISO emvalores baixos para imagens de alta qualidade(baixo nível de ruído).

White Color Balance

Aquisições em outros comprimentos de onda

Infravermelho

Infravermelho

Raios-X

Técnicas baseadas nos raios-X na faixa de 10-10 a 10-12 m de comprimento de onda, sendo que para a obtenção da imagem aproveita-se o fato que diferentes materiais possuem diferentes coeficientes de absorção.

∫−=

dsyx

oi eNN),(µ

Raios-X

• simples• barato• requer cuidados devido a radiação

Tomografia Computadorizadafonte

objeto

detector

posição 1posição 2 posição 3

Tomografia Computadorizada

Tomógrafos

Medicina Nuclear

Nesta modalidade são ingeridos, ou aplicados por meio de injeções intravenosas, isótopos radioativos que se concentram em regiões específicas do corpo e possuem como produtos de decaimento raios-gama que são detectados por equipamentos específicos, produzindo uma imagem da região de interesse.

Ultra-sonografia

Exame baseado na reflexão, por interfaces de tecidos, de ondas sonoras entre 1 a 15 MHz.

Ressonância Magnética Nuclear

Mapeia a densidade de prótons em uma região pela aplicação de campos magnéticos e ondas de rádio freqüência.

Qualidade da Aquisição da Imagem

Amostragem

(a) (b)

Imagem de uma porção do duodeno obtida em um exame de endoscopia com: (a) 600 dpi (dots per inch), (b) 150 dpi, (c) 50 dpi e (d) 25 dpi.

(c) (d)

Quantização

Imagem de uma porção do duodeno obtida em um exame de endoscopia com: (a) 8 bits por pixel (256 tons de cinza), (b) 7 bits por pixel (128 tons de cinza), (c) 4 bits por pixel

(16 tons de cinza) e (d) 1 bit por pixel (2 tons de cinza).

(a) (b)

(c) (d)

Contraste Dada uma imagem, o contraste é definido como sendo a diferença do

valor médio de um parâmetro representativo de uma região de interesse, como, por exemplo, a média dos tons de cinza da região, e o valor médio do parâmetro representativo do fundo. O fundo representa todos os pixels da imagem que não fazem parte da região de interesse.

Resolução � Intervalo de amostragem (em mm ou µm);

� A largura da imagem obtida pelo sistema ao se adquirir a imagem de um ponto (em mm);

� O tamanho da seção transversal do laser usado para se obter a imagem pela digitalização de um filme original ou o tamanho de um detector de estado sólido usado para se obter a imagem digital (em µm);

� O menor objeto visível ou a separação entre objetos em uma imagem (em mm ou µm);

� A grade mais fina que permanece visível em uma imagem (em lp/mm).

Histograma

Um histograma é um gráfico de barras que apresenta a distribuição de tons de cinza de uma imagem. Em imagens de 8 bits, os tons de cinza são distribuídos no intervalo de 0 a 255.

Distribuições estreitas do histograma, ou seja, com valores significativos concentrados em um pequeno subintervalo do conjunto de valores possíveis, são característicos de imagens com pouco contraste, o que acarreta maior dificuldade na análise.

255

255

r

s

T(r)

Alargamento de contraste

255

255

r

s

T(r)

Limiarização ou binarização

Limiar

Limiar = 114

255

255

r

s

T(r)

Negativo de uma imagem

255

255

(a) Imagem de tomografia computadorizada de uma fatia deum pulmão com tons de cinza de 0 a 255. (b) Imagemobtidapelo mapeamento dos tons de cinza no intervalo [93, 150] parao intervalo [0, 255].

(a) (b)