Benemérita Universidad Autónoma de Puebla Facultad de Ciencias de la Computación

Transcripción

1 Benemérita Universidad Autónoma de Puebla Facultad de Ciencias de la Computación Introducción Arturo Olvera López 0

2 Imagen Las imágenes han existido desde tiempos remotos: Era digital Primera cámara analógica portátil 1865 (Johann Zahn) 1

3 Imágenes Primera Imagen (fotografía) capturada Joseph Nicéphore Niépce

4 Imágenes Digitales Procesamiento digital de imágenes (PDI): Imagen: función bidimensional f(x,y) donde x, y son coordenadas espaciales (planos) y la amplitud de f para cada par (x,y) se llama intensidad o nivel de gris Cuando en una imagen x,y,f tienen valores finitos, ésta imagen es una imagen digital Procesamiento de Imágenes digitales 3

5 Orígenes del Procesamiento de imágenes Primeras aplicaciones: Periódicos: Transmisión de imágenes mediante cables submarinos Sistema Bartlane para la transmisión de datos (Inglaterra-New York, 1920) Impresoras telegráficas niveles de gris 1922 Codificación en cintas 15 niveles de gris 4

6 PDI Comienza con la aparición de Computadoras digitales: Transistor (Bell, 1948) COBOL (Common Bussines-Oriented Language), FORTRAN (FORmula TRANslator), Circuito Integrado (Texas inst., 1958) Microprocesador (Intel, 1970) Computadora personal (IBM, 1981) Era Actual -Tarjetas de video -Super cómputo -GPUs 5

7 PDI Primera computadora para PDI: Jet Propultion Laboratory (Pasadena, Cal., 1964) Primera Imagen transmitida por la sonda Ranger 7 6

8 PDI Algunos otros campos de aplicación del PDI: Medicina , invención del la Tomografia Computarizada Axial (CAT) ó CT (Computarized Tomography) - Múltiples imágenes de varia capas mediante rayos X Procesamiento en distintas bandas espectrales Distintas del rango visible Rayos X Rayos Gamma Ecosonografía 7

9 Imágenes/Rayos X -Radiación electromagnética -Tubo emisor de rayos X: Al calentar un cátodo, electrones fluyen hacia un ánodo. Cuando el electrón choca en ciertas áreas, se libera energía en forma de radiación de rayos X Medicina : -Huesos -tejidos blandos Angiogramas: -Realce de contraste de arterias -Se inserta un catéter en La zona de interés -Se sigue el principio de rayos X mediante el catéter Industria: Inspección de elementos faltantes en tarjetas 8

10 Imágenes/Rayos Gamma Medicina Nuclear: -Detección de infecciones, tumores -Inyectar Isótopos que emiten rayos gamma PET (Positron Emission Tomography) -Detección de infecciones, tumores -Inyectar Isótopos que emiten positrones -Cuando un positrón encuentra un electrón, se crean dos rayos gamma 9

11 Imágenes/ visibles, Banda Infrarroja - Procesamiento que combina imágenes visibles con algunas no visibles del espectro electromagnético Banda temática de satélites LANDSAT (NASA) 10

12 Imágenes/ visibles, Banda Infrarroja 11

13 Imágenes/ Banda Infrarroja Sistema que opera en las bandas µm 12

14 Imágenes / Ecosonografía Ultrasonido Emisor/Receptor. Emite sonidos de alta frecuencia (1-5 MHz) hacia el cuerpo Los sonidos son reflejados (ecos) al receptor El tiempo en que tarda el eco en regresar depende de la región de choque (hueso, tejido, fluido) Se reconstruye una imagen con los datos obtenidos por el receptor 13

15 Aplicaciones PDI Otras aplicaciones??

16 Sistemas biométricos

17 Biometría - Venas Robusto ante color/tipo de piel Atributos: Suavizado Segmentación Con base en escala de gris de venas Adelgazamiento

18 Biometría - Lengua Características: -Geometría -Ancho, Grosor, Curvatura -Craks -Textura

19 Fundamentos 18

20 Espectro Electromagnético (EE) EE: Conjunto de ondas (senoidales) electromagnéticas que viajan a la velocidad de la luz Isaac Newton (Siglo XVII) -> La luz solar a través de un prisma emite un rayo de color (violeta-rojo) 19

21 Espectro Electromagnético (EE) El EE se expresa en términos de la longitud de onda (λ) y frecuencia (v) c= velocidad de la luz (2.998 X 108 m/s) 20

22 Espectro Electromagnético (EE) Ondas electromagnéticas: Partículas viajando en forma de ondas, cada partícula tiene cierta cantidad de energía (fotónes) La energiá está dada por: E=hv, h=constante de Planck ( Js) De acuerdo a la longitud de onda, frecuencia y energía en las ondas, éstas son categorizadas en el EE: 21

23 Espectro Electromagnético (EE) -Violeta -Azul -Verde -Amarillo -Naranja -Rojo 22

24 Ojo Humano Conos: 6-7 Millones (colores) Bastones millones (niveles bajos de iluminación) 23

25 Espectro Electromagnético (EE) Colores que el ojo humano percibe en un objeto: Luz que un objeto refleja (rechaza) -Refleja la luz cuya longitud de onda es nm -Absorbe la energía en las otras longitudes de onda La luz que carece de color se le denomina monocromática (acromática) Este tipo de luz solo tiene el atributo intensidad Escala de grises: [Negro, Blanco] 24

26 Espectro Electromagnético (EE) La luz cromática (Color) abarca las ondas con longitud µm Para describir la calidad de una fuente cromática de luz: Radiancia: Cantidad total de energía que fluye desde la fuente de luz (medida en Watts) Luminancia: Cantidad de energía que un observador percibe de la fuente de luz (media en Lumens) Si se emite luz operando en la banda infrarroja, un observador no percibe luminancia, luminancia~0 Brillo: Descriptor subjetivo de la percepción de la luz (No hay unidades de medición, es una analogía de la noción de intensidad) 25

27 Adquisición/Captura de Imágenes Digitales 26

28 Adquisición de ID Para digitalizar una imagen es necesario usar algún dispositivo: Intensidad de luz (Grises) Reflexión (Color) Dispositivos: Scanner Cámaras Digitales CCD (Coupled Charge Device) 27

29 Adquisición de ID CCD (Charge Coupled Device): Registra la cantidad de luz que se refleja en la escena Con un arreglo de CCD, se pueden digitalizar renglones de la escena Digitalización: Tono de Gris: Registra intensidad de luz Reflexión: Cantidad 28

30 Captura de imágenes digitales Arreglo de sensores 29

31 Modelo simple de la formación de una imagen

32 Modelo simple Una ID, es una función f(x,y) -> proporcional a la cantidad de luz que se refleja Cuando una imagen es generada por un proceso físico: 0<f(x,y)< En particular, f(x,y)=i(x,y)r(x,y) Donde: i=iluminación, r=reflectancia 0<i< 0<r<1 Absorción total Reflectancia total 31

33 Muestreo y Cuantización

34 Muestreo y Cuantización a) b) c) d) Digital 33

35 Muestreo y Cuantización Dependen de los arreglos de sensores utilizados en la captura 34

36 Representación de una ID

37 Representación de una ID 36

38 Representación de una ID 37

39 Rangos de grises 38

40 Representación de una ID

41 Resolución espacial y de intensidad

42 Resolución espacial y de intensidad 41

43 Resolución espacial (Ejemplo) 42

44 Resolución de intensidad (Ejemplos) 43

45 Resolución de intensidad (Ejemplos) 44

46 Modelos de color

47 Modelos de color 46

48 Modelos de color 47

49 Modelos de color RGB 48

50 Modelos de color Cubo 8-bits 49

51 Modelos de color Conjunto de colores seguros 50

52 Modelos de color Cubo de colores seguros FFFFFF FFFFCC FFFF99? 51

53 Otros modelos de Color CMY (Cian, Magenta, Yellow) - Usualmente utilizado en impresión Color (Tono) Pureza Brillo HSI (Hue, Saturation, Intensity), (Ton., Pur., intens.) -El más cercano a la manera en que se interpreta el color en los humanos 52

54 HSI

55 Delphi

56 Delphi RAD (Rapid Application Development) Lenguaje de Programación: Pascal (Niklaus Wirth, 1971), Lenguaje estructurado Object Pascal Delphi Delphi 1(1995),, Delphi5 (1999) Delphi 2011 (RAD Studio ), Delphi XE2 (2012) 55

57 Delphi

58 Borland Delphi Algunas aplicaciones desarrolladas en Delphi: ADaware 57

59 Estructura general Unit -Uses- -Tipos- -Declaraciones privadas- -Declaraciones publicas- -Implementation- 58

60 Estructura general -Zona especifica de declaración de variables -Cada instrucción finaliza con ; -No es posible utilizar variables no declaradas -Instrucciones de decisión (if ) -Instrucciones de control (for, while, repeat) -Delimitadores de código: Begin End 59

61 Declaraciones Var V1: integer; V2:char; C:real; Símbolo para asignación := 60

62 Procedimientos Procedure (var1: tipo; var2:tipo, ); 61

63 Operadores relacionales 62