Representación y fundamentos

de la imagen

El Espectro Electromagnético

Ultravioleta InfrarrojoVioleta Azul Verde Amarillo Naranja Rojo

Frecuencia (Hz)

Longitud de onda (metros)

Energía de un fotón (Electrón-voltios)

Términos del Espectro Electromagnético

vv

c m/s810·998.2

Rojo Naranja Amarillo Verde Azul Violeta

vhvE ·eV1510·136.4

donde:

(m)= Longitud de ondav(Hz, 1/s)=FrecuenciaE(eV)=Energía

Energía

Material semiconductor

Filtro

Capacitor metal-oxidoSemiconductor (MOS)

Fuentealimentación

CubiertaSalida de voltaje

Estructura de un sensor CCD

El proceso de adquisición de la imagen

Iluminación (fuentede energía)

Objeto (refleja otransmite la energía)

Capta la energía y la proyecta

Plano focal(sensor)

Imagen digitalizada

http://www.imageprocessingplace.com/

Intensidad de imágenes monocromáticas

Reflexión1,0

)lm/m(n Iluminació,0

:donde

,·,,

2

yxr

yxi

yxryxiyxf

Condición Iluminación(lm/m2)

Día claro 90.000

Día nuboso 10.000

Noche clara 0.1

Oficina comercial 1000

Material Reflexión

Terciopelo negro 0.01

Acero Inoxidable 0.65

Pared blanca 0.80

Nieve 0.93

Función imagen:

maxmin ),( LyxfL 1),(0 Lyxf

Representación de imágenes digitales

)1,1(...)1,1()0,1(

.

.

)1,1(.......)1,1()0,1(

)1,0(.......)1,0()0,0(

),(

NMfMfMf

Nfff

Nfff

yxf

),(...)2,()1,(

.

.

),2(....)2,2()1,2(

),1(.....)2,1()1,1(

NMfMfMf

Nfff

Nfff

A

No. Bits totales= M x N x (No. bits 1 pixel)

Clases / tipos

Imágenes en blanco y negro Poseen un intervalo [0, 1]: 0 representa al negro 1 representa al blanco

Restantes intervalos mínimo representa al negro máximo representa al blanco

Niveles de gris

114 117 111 77 112 114 113 88 112 113 111 114 109 80 106 106 105 82 70 88 111 113 112 90 101 99 98 79 88 90 117 115 117 105 98 99 97 83 95 86 119 111 114 115 94 97 98 86 69 78 116 100 101 116 86 97 98 87 71 65 115 91 90 115 81 98 100 90 83 56 115 86 84 116 79 100 104 95 99 84 112 82 96 98 123 71 117 80 114 102 125 110 83 104 98 85 102 93 77 94

Niveles de gris (II)

>>colormap(gray); mesh(aa); figure(gcf)

Color (RGB)

(:,:,1) = Rojo

100 103 98 97 100 97 99 101 102

(:,:,2) = Verde

126 129 122 123 126 121 123 125 123

(:,:,3) = Azul

89 92 90 86 89 87 87 89 90

Cantidad de colores: 32b b: Número de bits para cada componente de color

Resolución de intensidad vs Resolución espacial (I)

Resolución de intensidad

Imagen de 8 bits Imagen de 2 bits

Resolución de intensidad vs Resolución espacial (II)

Resolución espacial

Onda cuadrada

Cámara (lp/mm)

Impresión (Papel, Scaner,dpi)

2820 dpi 4000 dpi

Fuente

Color (YCbCr)

Y: LuminanciaCb: Azul - Valor de referenciaCr: Rojo - Valor de referencia

Relación entre RGB e YCbCr

B

G

R

Cr

Cb

Y

214.18786.93112

112203.74797.37

966.24553.128481.65

128

128

16

Conversión

>>ycbcr=rgb2ycbcr(rgb)>>rgb=ycbcr2rgb(ycbcr)

Variables que la definen

Conversión entre clases / tipos de imagen

uint16 uint8[0, 255] 0; [256,511] 1 ….

Color a intensidad

Color a grisI= 0.2989*R + 0.5870*G + 0.1140*B

Gris a blanco y negroSepara la imagen en dos regiones,

clasificadas por la diferencia en la iluminación

[0, 1,..,254,255] [0, 255]

),( yxg),( yxf

Tyxfsi

Tyxfsiyxg

),(0

),(255),(

T

>> g=im2bw(f, graythresh(f));

Método de Otsu

FormatosCompresión sin pérdida de calidad: La imagen original se puede recuperar a pesar de poder reducir de un 10% al 40% el tamaño de la imagenEjemplos: TIFF y PNG

Compresión con pérdida en la calidad: No se puede recuperar la calidad de la imagen originalEjemplos: GIF (mayor de 256 colores) y JPEG

TIFF (File Image File Format, .tif): Se utilizan para almacenar imágenes de alta calidad. Es el formato preferido de fotógrafos para crear copias impresas PNG (Portable Network Graphics, .png): Método de compresión sin pérdida de calidad, ocupa menos espacio que el formato TIFF GIF (Graphics Interchange Format, .gif): Representa imágenes de mejor calidad que el formato JPEG en páginas Web JPEG (Joint Photographic Experts Group, .jpg): Adecuada relación entre el nivel de calidad y el tamaño que ocupa en soportes digitales

Formato TIFFImagen original

>> imfinfo('imaori_tif.tiff') Filename: 'imaori_tif.tiff' FileSize: 34472828 % 32.8 Mb Format: 'tif' Width: 2805 Height: 4096 BitDepth: 24 ColorType: 'truecolor‘ BitsPerSample: [8 8 8] Compression: 'Uncompressed' PhotometricInterpretation: 'RGB' StripOffsets: [586x1 double] SamplesPerPixel: 3 RowsPerStrip: 7 ResolutionUnit: 'Inch‘ PlanarConfiguration: 'Chunky‘ GrayResponseUnit: 0.0100 MaxSampleValue: [255 255 255] MinSampleValue: 0 DateTime: '2001:03:22 02:01:47 ' Artist: 'Library of Congress '

>>I=imread('imaori_tif.tiff');>> whos I Name Size Bytes Class I 4096x2805x3 34467840 uint8

Conversión a otros formatosImagen original

>>imwrite

>> imwrite(I,'imaconv_jpg.jpg', 'Mode' , 'lossless');>> imfinfo('imaconv_jpg.jpg') FileSize: 19784554 Format: 'jpg‘ CodingProcess: 'Lossless‘>> imwrite(I,'imaconv_jpg2.jpg', 'Mode' , 'lossy');>> imfinfo('imaconv_jpg2.jpg') FileSize: 928016 Format: 'jpg‘ CodingProcess: 'Sequential'

Relación entre formatos

Sin pérdida Con pérdida No definidoPorciento de compresión

TIFF 34472828 100

PNG 18201671 52.8

JPG 19784554 928016 (57.3) (2.6)

GIF 8546279 Gris (24.8)

Tamaño en bytes

>> II=imread('imaconv_jpg2.jpg');>> whos II Name Size Bytes Class II 4096x2805x3 34467840 uint8

Tamaño de formato ≠ Almacenamiento de imagen

Caracterizar una imagen

>> I=imread('nbii_h00615.jpg');>> whosName    Size           Bytes  Class I   5312x3535x3  56333760 uint8 >> imfinfo('nbii_h00615.jpg')ans = Filename: 'nbii_h00615.jpg'FileSize: 12877633Format: 'jpg'Width: 3535Height: 5312BitDepth: 24ColorType: 'truecolor’

Caracterizar una imagen (II)

>> I=imread('nbii_h00615.jpg');>> II=rgb2gray(I) % Conversión>> III=im2bw(III)>> whos %Tamaño / tipo>> imwrite(III,'ima_bw1.jpg','jpeg'); % Convierte formato>> imfinfo('ima_bw1.jpg') % CaracterizaFilename: 'ima_bw1.jpg'FileSize: 397327Format: 'jpg'Width: 3535Height: 5312BitDepth: 8ColorType: 'grayscale’

Resolución espacial /Nivel de gris

M x N pixels / L Niveles de gris

Información de un pixel

256 niveles de gris(uint8)

Tools/Image information

688 x 720 pixels / 256

Función:imtool('Fig24.tif');

Ejemplo de conversión

>> whos bb Name Size Bytes Class bb 520x677 704080 uint16

>> whos c Name Size Bytes Class c 520x677 352040 uint8

>> whos d Name Size Bytes Class d 520x677 352040 logical

>>c=im2uint8(bb);

>>d=im2bw(c);

Expandiendo niveles de gris

torax=imread('Fig23.tif');imtool(torax)torax_p=torax*4.3imshow(torax_p)

Otra forma:torax_p=immultiply (torax, 4.3);

255/58=4.3

Operaciones entre imágenes

>>255/double(max(I(:)))1.1184 >> II=imdivide(I,1.1184);>>III=immultiply(I,1.1184);>>IV=imsubtract(III,II);

I

II

III IV

Operaciones entre imágenes (II)

I a II

Definición de región de interés

>>II=immultiply(I,a);

Distancia entre píxeles

22 yxd

Distancia euclídea

1,3

4,1

d

x

y

22* yxTPPMAGdreal

donde:PMAG: Amplificación primaria (lente)TP: Tamaño del píxel del sensor CCD

Otras formas de medir distancias

EjemploDistancia Manhattan:

yxd