Processamento
Digital de Imagens
Introdução
Nesta aula abordaremos os temas relacionados à
motivação para se aprender processamento digital de
imagens e serão fornecidas algumas informações
preliminares referentes ao curso.
Importante: O resumo abaixo deve ser complementado,
pelo aluno, com a leitura dos textos sugeridos na bibliografia do curso.
Tópicos
Introdução
Diferenças
entre conceitos : síntese de imagens, processamento
digital de imagens e análise de imagens
- Síntese de imagens:
tem por objetivo a geração de imagens a partir de
modelos matemáticos com uso extensivo de técnicas
de computação gráfica. Utilizado para
criar imagens de protótipos industriais, imagens ambientais com
cores e sombras, simular ambientes, etc. Neste processo a entrada
é, em geral, um ou mais modelos geométricos e a
saída é uma imagem gerada a partir desse modelo. A figura
abaixo mostra exemplos de imagens
sintetizadas.
Figura: Sintetização de imagens a partir de modelos
matemáticos
Veja também filmes sintetizados da pixar em: http://www.pixar.com/shorts//
- Processamento digital de imagem:
a partir de uma imagem sintetizada ou de imagens reais, captadas por
sensores locais ou remotos,
tem por objetivo aplicar transformações nas imagens para
melhor observar informações da cena. Utilizado
principalmente sobre imagens fotografadas por microscópios,
câmeras digitais, sensores remotos, etc... Neste processo a
entrada é sempre uma imagem e a saída uma nova imagem
transformada. As figuras abaixo são exemplos de resultados
(imagens da direita) fornecidos por processamentos sobre imagens
digitais (imagens da esquerda).
Figura: Processamento para realce de uma imagem digital
Figura: Processamento para detecção de bordas de uma
imagem digital
Figura: Processamento para remoção de ruidos e realce de
uma
imagem digital
- Análise de imagens ou
reconhecimento de padrões - se utiliza de imagens, reais
em geral, e tem por objetivo
uma análise global ou local da imagem para se separar ou
identificar elementos ou padrões da mesma. Utilizado em sistemas
de reconhecimento de padrões para uso principalmente em
robótica. A entrada é uma imagem e a saída
é um modelo matemático ou uma tabela descrevendo
propriedades da imagem ou de objetos da imagem. Por exemplo, uma
análise pode ter como resultado o a área de todos os
objetos presentes em uma imagem, como mostrado na figura abaixo.
Figura: Análise de uma imagem
digital para obter-se as áreas de classes de geologia
O presente curso tratará apenas de temas
relacionados ao processamento digital
de imagens daqui por diante tratado como PDI.
Principais Áreas de
Aplicação
Entre as principais áreas de
aplicação das técnicas de processamento digital de
imagens pode-se citar: Medicina, Meteorologia,
Agricultura,
Geologia, Cartografia:
- Exemplo de Imagens Médicas:
Figura: Varises no interior do
esôfago em diferentes tamanhos
- Exemplo de Imagens de Sensoriamento Remoto aplicadas a
Ciências Ambientais (Meteorologia, Agricultura,
Geologia, Cartografia, etc...)
Figura: Imagens de Sensoriamento Remoto com aplicações em
Meteorologia, Agricultura e Cartografia
Veja, ainda, exemplo de aplicação em
gerenciamento de recursos urbanos utilizando imagens de satélite
(mais outras informacoes geograficas) no CD cidade viva.,
disponibilizado pela prefeitura de São José dos Campos,
cujo conteúdo está descrito abaixo.
Conteúdo do Banco de Dados:
- Imagem de satélite abrangendo todo o município;
- Planta da cidade contendo informações de vias,
bairros e logradouros;
- Limite do município;
- Perímetros urbano, expansão urbana e rural;
- Drenagem municipal (córregos e rios);
- Planta de zoneamento;
- Áreas de Proteção Ambiental;
- Carta Geotécnica do município;
- Uso da Terra ( área urbanizada, água,
reflorestamento ,mata/capoeira).
Sistemas de Visualização e
Processamento de Imagens
Existem muitos sistemas de
visualização e processamento de imagem, mas utilizaremos
no curso o
SPRING e o IrfanView que são distribuidos como freeware.
Figura: Janela
principal do software IrfanView
Figura: Janela
principal do software SPRING
Mais informações gerais em: Visão Geral de PDI no SPRING
.
Além dos sistemas acima, utilizaremos ainda o
Devc-C++, cuja janela principal
é mostrada abaixo, para compilar e gerar
alguns programas em C para transformação de Imagens.
Outros programas também podem ser usados
Figura Tela principal do compilador C-C++ Devcpp
Veja uma Introdução
ao uso do DevC++ . Como primeiro exemplo podemos editar
e executar o famoso programa "Hellow World" no DevC++.
Exercícios
- Explique resumidamente a diferença entre os conceitos de
sintese, processamento e análise de imagens.
- Explique qual a diferença entre um arquivo binário
e um arquivo ASCII (texto).
- Faça um um programa em Java, ou em C ou C++, para criar
uma
cópia perfeita de um arquivo binário. O programa deve ler
um arquivo binário de entrada, criar um arquivo de saída
(com nome diferente do de entrada) e escrever, num arquivo ASCII, um
relatório sobre o arquivo lido. Nesse relatório deve
estar escrito o nome do arquivo de entrada e o tamanho, em bytes desse
arquivo. Dicas: 1. Se o programa for em C, ou C++, utilize os comandos
fopen, fclose, fread e fwrite. 2. Se o programa for em Java utilize os
comandos FileInputStream e FileOutputStream, quando for manipular
arquivos binários e os comandos FileReader e FileWriter quando
for manipular arquivos textos.
- Pesquise sobre 3 novas áreas de aplicação,
além das citadas no texto acima, de processamento de imagens.
- Pesquise sobre outros sistemas de visualização
e processamento de imagens digitais. Compare suas capacidades de
manipulação das imagens.
