5.1
PROCESAMIENTO DE IMÁGENES
Tiene
como objetivo mejorar el aspecto de las imágenes y hacer mas evidentes en ellas
ciertos detalles que se desean hacer notar. La imagen puede haber sido generada
de muchas maneras como fotograficamente o electronicamente por medio de
television. El procesamiento de las imagenes se puede hacer por medio de
metodos opticos, o bien por medio de metodos digitales, en una computadora.
PROCESO DE FILTRADO
Los principales objetivos son:
- Suavizar la imagen. reducir la cantidad de variaciones de intensidad entre
pixeles vecinos.
- Eliminar ruido. Eliminar aquellos pixeles cuyo nivel de intensidad es muy
diferente al de sus vecinos y cuyo origen puede estar tanto en el proceso de
adquisicion de la imagen como en el de transmision.
- Realzar bordes. Destacar los bordes se localizan en una imagen.
- Detectar bordes. Detectar los pixeles donde se produce un cambio brusco en la
función.
5.2 VISIÓN POR COMPUTADORA
¿Qué es Visión?
Visión es la ventana al mundo de
muchos organismos. Su función principal es reconocer y localizar objetos en el
ambiente mediante el procesamiento de las imágenes. La visión computacional es
el estudio de estos procesos, para entenderlos y construir máquinas con capacidades
similares.
Existen varias definiciones de
visión, entre éstas podemos mencionar las siguientes:
·
Visión es saber que hay y dónde mediante la vista“, (Aristóteles).
·
Visión es recuperar de la información de los sentidos (vista)
propiedades válidas del mundo exterior", Gibson.
·
Visión es un proceso que produce a partir de las imágenes del mundo
exterior una descripción que es útil para el observador y que no
tiene información irrelevante", Marr.
Un área muy ligada a la de visión
computacional es la de procesamiento de imágenes. Aunque ambos campos tienen
mucho en común, el objetivo final es diferente. El objetivo de
procesamiento de imágenes es mejorar la calidad de las imágenes para su
posterior utilización o interpretación, por ejemplo:
ü Remover defectos.
ü Remover problemas por movimiento o
desenfoque.
ü Mejorar ciertas
propiedades como color, contraste, estructura, etc.
ü Agregar “colores
falsos” a imágenes monocromáticas.
Esquema general del
procesamiento de imágenes.
Esquema general de
visión por computadora.
En la siguiente figura se muestra un ejemplo de procesamiento de
imágenes. La tarea a realizar es mejorar la imagen de entrada, la cual es
obscura. La imagen de salida es esencialmente la misma pero de mejor calidad o
“más útil".
La figura mostrada a continuación
ilustra la diferencia entre procesamiento de imágenesy visión;
nótese que la imagen muestra ciertas descripciones importantes, como los
números, que previamente fueron detectados. La salida de este sistema de visión
se complementa con un módulo de reconocimiento de patrones, es decir,
“saber" que letras y números contiene la placa.
Actualmente existen múltiples
aplicaciones practicas de la visión computacional, entre estas podemos
mencionar las siguientes:
v Robótica
móvil y vehículos autónomos.
v Manufactura.
v Interpretación de
imágenes aéreas y de satélite.
v Análisis e
interpretación de imágenes medicas.
v Análisis de
imágenes para astrónoma.
Formación y
representación de la imagen.
La formación de la imagen ocurre
cuando un sensor (ojo, cámara) registra la radiación (luz) que ha interactuado
con ciertos objetos físicos, como se muestra en la figura 5. La imagen obtenida
por el sensor se puede ver como una función bidimensional, donde el valor de la
función corresponde a la intensidad o brillantez en cada punto de la imagen
(imágenes monocromáticas, conocidas como imágenes en “blanco y negro").
Generalmente, se asocia un sistema coordenado (x; y) a la imagen, con el origen
en el extremo superior izquierdo, ver figura 6.
Una función de la imagen es una
representación matemática de la imagen. Esta es generalmente una función de dos
variables espaciales (x; y):
I = f(x; y)
(1.1)
Donde f representa el nivel de
brillantez o intensidad de la imagen en las coordenadas (x; y). Si
representamos estas funciones gráficamente, se tienen 3 dimensiones: dos que
corresponden a las coordenadas de la imagen y la tercera a la función de
intensidad, (figura 7).
Una imagen multiespectral f es una
función vectorial con componentes (f1; f2; …, fn), donde cada una representa la
intensidad de la imagen a diferentes longitudes de onda. Por ejemplo, una
imagen a color generalmente se representa por la brillantez en tres diferentes
longitudes de onda:
Una imagen digital es una imagen que ha sido discretizada tanto en valor
de intensidad (f) como especialmente, es decir que se ha realizado un muestreo
de la función continua. Este muestreo se representa matemáticamente mediante la
multiplicación de la función con un arreglo bidimensional de funciones delta:
Donde cada valor de intensidad, fs(x; y), es mapeado o discretizado a un
numero, por ejemplo un numero entre 0 y 255. Entonces una imagen digital
monocromática puede ser representada por una matriz de NxM, donde cada valor es
un numero que representa el nivel de intensidad del punto correspondiente de la
imagen. Cada punto se conoce como pixel (del ingles, picture element).
Dispositivos para
Visión
Existe diferentes dispositivos para
la captura de imágenes. Dichas imágenes son digitalizadas y almacenadas en la
memoria de la computadora. Una vez en la computadora, o en ocasiones desde el
mismo dispositivo de captura, la imagen puede ser ya procesada.
Para la adquisición de la imagen se
requiere de un dispositivo físico que sea sensible a una determinada banda del
espectro electromagnético. El dispositivo produce una señal eléctrica
proporcional al nivel de energía detectado, la cual es posteriormente
digitalizada. Entre los dispositivos de captura o sensores se encuentran:
·
Cámaras fotográficas.
·
Cámaras de televisión (vidicón o de estado solido - CCD).
·
Digitalizadores (scanners).
·
Sensores de rango (franjas de luz, laser).
·
Sensores de ultrasonido (sonares).
·
Rayos X.
·
Imágenes de tomografía.
·
Imágenes de resonancia magnética.
5.3 ¿QUÉ ES LA ANIMACIÓN POR COMPUTADORA?
La animación por computadora es el arte de crear imágenes en movimiento mediante el uso de computadoras.
Cada vez más los gráficos creados son en 3D, aunque los gráficos en 2D todavía se siguen usando ampliamente para conexiones lentas y aplicaciones en tiempo real que necesitan renderizar rápido.
Para crear la ilusión del movimiento, una imágen se muestra en pantalla sustituyéndose rápidamente por una nueva imágen en un fotograma diferente. Esta técnica es idéntica ala manera en que se logra la ilusión del movimiento en las películas y en la televisión.
Para crear una cara en 3D se modela el cuerpo, ojos, boca, etc.Del personaje posteriormente se animan con controladores de animación.
En la mayor parte de los sistemas de animación en 3D,un animador crea una representación simplificada del cuerpo del personaje, análogo a un esqueleto o stick figure. La posición de cada segmento del modelo del esqueleto definida por <<variables de la animación>>.
Para engañar al ojo y al cerebro para que alguien piense que está viendo un objeto en movimiento, las imágenes deben ser mostradas a alrededor de 12 imágenes o marcos por segundo o más rápido. Con velocidades superiores a los 70 frames/segundo, no se notará una mejoría en el realismo o suavidad en el movimiento de la imágen debido ala manera en que el ojo y el cerebro procesan las imágenes. A velocidades menores a 12 frames/segundo la mayoría de las personas podrán detectar un parpadeo en el momento en que se muestren las secuencia de imágenes y disminuirá la ilusión de un movimiento realista.
El motivo de que a altas velocidades no sea perceptible el parpadeo de la imágen, es por la <<persistencia de la visión>>. De momento a momento, el ojo y cerebro trabajando juntos almacenan cualquier cosa que se esté mirando por una fracción por segundo, y automáticamente realiza <<saltos>> pequeños y suaves. Las películas que se exhiben en los cines, corren a 24 frames/segundo, que es suficiente para crear esta ilusión de movimiento continuo.
La animación por computadora es el arte de crear imágenes en movimiento mediante el uso de computadoras.
Cada vez más los gráficos creados son en 3D, aunque los gráficos en 2D todavía se siguen usando ampliamente para conexiones lentas y aplicaciones en tiempo real que necesitan renderizar rápido.
Para crear la ilusión del movimiento, una imágen se muestra en pantalla sustituyéndose rápidamente por una nueva imágen en un fotograma diferente. Esta técnica es idéntica ala manera en que se logra la ilusión del movimiento en las películas y en la televisión.
Para crear una cara en 3D se modela el cuerpo, ojos, boca, etc.Del personaje posteriormente se animan con controladores de animación.
En la mayor parte de los sistemas de animación en 3D,un animador crea una representación simplificada del cuerpo del personaje, análogo a un esqueleto o stick figure. La posición de cada segmento del modelo del esqueleto definida por <<variables de la animación>>.
Para engañar al ojo y al cerebro para que alguien piense que está viendo un objeto en movimiento, las imágenes deben ser mostradas a alrededor de 12 imágenes o marcos por segundo o más rápido. Con velocidades superiores a los 70 frames/segundo, no se notará una mejoría en el realismo o suavidad en el movimiento de la imágen debido ala manera en que el ojo y el cerebro procesan las imágenes. A velocidades menores a 12 frames/segundo la mayoría de las personas podrán detectar un parpadeo en el momento en que se muestren las secuencia de imágenes y disminuirá la ilusión de un movimiento realista.
El motivo de que a altas velocidades no sea perceptible el parpadeo de la imágen, es por la <<persistencia de la visión>>. De momento a momento, el ojo y cerebro trabajando juntos almacenan cualquier cosa que se esté mirando por una fracción por segundo, y automáticamente realiza <<saltos>> pequeños y suaves. Las películas que se exhiben en los cines, corren a 24 frames/segundo, que es suficiente para crear esta ilusión de movimiento continuo.
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