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Benemérita Universidad Autónoma
de Puebla
Facultad de Ciencias de la Computación
IntroducciónIntroducciónIntroducciónIntroducción
YY
ConceptosConceptos
Arturo Olvera Ló[email protected]
Benemérita Universidad Autónoma
de Puebla
Facultad de Ciencias de la Computación
IntroducciónIntroducción
1
IntroducciónIntroducción
YY
ConceptosConceptos
Arturo Olvera Ló[email protected]
IntroducciónIntroducciónIntroducciónIntroducción
Imagen
� Las imágenes han existido desde tiempos
remotos:
Primera cámara analógica portátil1685 (Johann Zahn)
Las imágenes han existido desde tiempos Era digital
3
3
Imágenes
� Primera Imagen (fotografía) capturada
Imágenes
Primera Imagen (fotografía) capturada
4
Joseph Nicéphore Niépce1825-1826
Imágenes Digitales
� Procesamiento digital de
� Imagen: función bidimensional
son coordenadas espaciales
de f para cada par (x,y)
de gris
� Cuando en una imagen
finitos, ésta imagen es
PDI
Imágenes Digitales
de imágenes (PDI):
bidimensional f(x,y) donde x, y
espaciales (planos) y la amplitud
(x,y) se llama intensidad o nivel
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imagen x,y,f tienen valores
es una imagen digital
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)(Inglaterra-New York, 1920)
5 niveles
de gris
1922
1920
Impresoras telegráficas
Orígenes del Procesamiento de imágenes
Primeras aplicaciones:
Periódicos: Transmisión de imágenes mediante
para la transmisión de datos New York, 1920)
1929
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New York, 1920)
5 niveles
Codificación en cintas15 niveles de gris
1929
PDI
• Comienza con la aparición de Computadoras digitales:
� Transistor (Bell, 1948)
� COBOL (Common BussinesFORTRAN (FORmula TRANslator), 1950
� Circuito Integrado (Texas inst., 1958)� Circuito Integrado (Texas inst., 1958)
� Microprocesador (Intel, 1970)
� Computadora personal (IBM, 1981)
� Era Actual-Tarjetas de video-Super cómputo-GPUs
PDI
Comienza con la aparición de Computadoras
COBOL (Common Bussines-Oriented Language), FORTRAN (FORmula TRANslator), 1950-1960
Circuito Integrado (Texas inst., 1958)
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Circuito Integrado (Texas inst., 1958)
Microprocesador (Intel, 1970)
Computadora personal (IBM, 1981)
Tarjetas de videoSuper cómputo
PDI
• Primera computadora para PDI:
– Jet Propultion Laboratory (Pasadena, Cal., 1964)
PDI
Primera computadora para PDI:
Jet Propultion Laboratory (Pasadena, Cal., 1964)
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8
Primera Imagen transmitida porla sonda Ranger 7
Algunos campos de aplicaciónPDIPDI
Algunos campos de aplicaciónPDI
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PDI
UltrasonidoUltrasonido
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Resonancia Magnética
� Basada en :
� Magnetismo atómico
� Radio frecuencias� Radio frecuencias
Resonancia Magnética
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PET
� Detección de contraste
� Basada en marcadores:
– Fluoro-Deoxy Glucosa
� Receptor de rayos gamma
PET
Detección de contraste
Basada en marcadores:
Deoxy Glucosa
Receptor de rayos gamma
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TermografíaTermografía
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Aplicaciones PDI
� Otras aplicaciones??� Otras aplicaciones??
Aplicaciones PDI
Otras aplicaciones??
14
Otras aplicaciones??
Sistemas biométricosSistemas biométricos
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Biometría
� Robusto ante color/tipo de piel
� Atributos:
– Suavizado
– Segmentación
• Con base en escala de gris de venas
– Adelgazamiento
Biometría - Venas
Robusto ante color/tipo de piel
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FundamentosFundamentos
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Espectro Electromagnético (EE)
• EE: Conjunto de ondas (senoidales)
electromagnéticas que viajan a la velocidad de la
luz
• Isaac Newton (Siglo XVII)
de un prisma emite un rayo de color (violetade un prisma emite un rayo de color (violeta
Espectro Electromagnético (EE)
EE: Conjunto de ondas (senoidales)
electromagnéticas que viajan a la velocidad de la
Isaac Newton (Siglo XVII) -> La luz solar a través
de un prisma emite un rayo de color (violeta-rojo)
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de un prisma emite un rayo de color (violeta-rojo)
Espectro Electromagnético (EE)
• El EE se expresa en términos de la longitud de
onda (λ) y frecuencia (v
Espectro Electromagnético (EE)
El EE se expresa en términos de la longitud de
v)
c= velocidad de la luz
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c= velocidad de la luz(2.998 X 108 m/s)
Espectro Electromagnético (EE)
Ondas electromagnéticas: Partículas viajando en forma de ondas, cada partícula tiene cierta cantidad de energía (fotónes)
• La energiá está dada por: Planck (6.62606896×10-34Js)
• De acuerdo a la longitud de onda, frecuencia y energía en las ondas, éstas son categorizadas en el EE:
Espectro Electromagnético (EE)
Ondas electromagnéticas: Partículas viajando en forma de ondas, cada partícula tiene cierta cantidad de energía (fotónes)
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La energiá está dada por: E=hv, h=Constante de )
De acuerdo a la longitud de onda, frecuencia y energía en las ondas, éstas son categorizadas
Espectro Electromagnético (EE)Espectro Electromagnético (EE)
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Ojo HumanoOjo Humano
Conos: 6-7 Millones (colores)
Bastones 75-150 millones (niveles bajos de iluminación)
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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 500-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
– Escala de grises: [Negro, Blanco]
Espectro Electromagnético (EE)Colores que el ojo humano percibe en un
Luz que un objeto refleja (rechaza)
Refleja la luz cuya longitud de onda es 500-570nmAbsorbe la energía en las otras longitudes de onda
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La luz que carece de color se le denomina acromática)
Este tipo de luz solo tiene el atributo intensidad
Escala de grises: [Negro, Blanco]
Espectro Electromagnético (EE)• La luz cromática (Color
longitud 0.43-0.79µm
– 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)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
• Brillo: Descriptor subjetivo de la percepción de la luz (No hay unidades de medición, es una analogía de la noción de intensidad)
Espectro Electromagnético (EE)Color) abarca las ondas con
Para describir la calidad de una fuente cromática
Cantidad total de energía que fluye desde la fuente de luz (medida en Watts)
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fuente de luz (medida en Watts)
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
Descriptor subjetivo de la percepción de la luz (No hay unidades de medición, es una analogía de la noción
Adquisición/Captura
de Imágenes Digitalesde Imágenes Digitales
Adquisición/Captura
de Imágenes Digitales
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de Imágenes Digitales
Adquisición de ID
• Para digitalizar una imagen es necesario
usar algún dispositivo:
– Intensidad de luz (Grises)
– Reflexión (Color)
• Dispositivos:• Dispositivos:
– Scanner
– Cámaras Digitales
Adquisición de ID
Para digitalizar una imagen es necesario
usar algún dispositivo:
Intensidad de luz (Grises)
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CCD (Coupled Charge Device)
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
Adquisición de ID
CCD (Charge Coupled Device):
Registra la cantidad de luz que se refleja en la
Con un arreglo de CCD, se pueden digitalizar renglones de la escena
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Tono de Gris: Registra intensidad de luz
Captura de imágenes digitalesCaptura de imágenes digitales
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Arreglo de sensores
Modelo simple de la formación de una
imagenimagen
Modelo simple de la formación de una
imagen
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imagen
Modelo simple
� Una ID, es una función
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
0<i< ∞
Absorción total
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
f(x,y)<∞
30
30
f(x,y)=i(x,y)r(x,y)
r=reflectancia
0<r<1
Absorción total Reflectancia total
Muestreo y CuantificaciónMuestreo y Cuantificación
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Muestreo y Cuantificación
a)
c)
Muestreo y Cuantificación
b)
32
32
d)
Digital
Muestreo y Cuantificación
� Dependen de los arreglos de sensores
utilizados en la captura
Muestreo y Cuantificación
Dependen de los arreglos de sensores
utilizados en la captura
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33
Representación de una IDRepresentación de una ID
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Representación de una IDRepresentación de una ID
35
35
Representación de una IDRepresentación de una ID
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36
Rangos de grisesRangos de grises
37
37
Resolución de intensidad y espacialResolución de intensidad y espacial
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Resolución de intensidadResolución de intensidad
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Resolución espacial
75 DPI
Resolución espacial
133 DPI
40
133 DPI
2400 DPI
Resolución espacial (Ejemplo)Resolución espacial (Ejemplo)
41
Resolución de intensidad
(Ejemplos)
Resolución de intensidad
(Ejemplos)
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Resolución de intensidad
(Ejemplos)
Resolución de intensidad
(Ejemplos)
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43
Modelos de colorModelos de color
44
Modelos de colorModelos de color
45
45
Modelos de colorModelos de color
46
46
Modelos de color
RGB
Modelos de color
RGB
47
47
Modelos de color
Cubo 8
Modelos de color
Cubo 8-bits
48
48
Modelos de color
Conjunto de colores seguros
Modelos de color
Conjunto de colores seguros
49
49
Modelos de color
Cubo de colores seguros
?
Modelos de color
Cubo de colores seguros
FFFFFF
50
50
Otros modelos de Color
CMY (Cian, Magenta, Yellow)
- Usualmente utilizado en impresión
HSI (Hue, Saturation, Intensity), (Ton., Pur., intens.)
-El más cercano a la manera en que se interpreta el color en los humanos
Otros modelos de Color
CMY (Cian, Magenta, Yellow)
Usualmente utilizado en impresión
Color (Tono)
Pureza Brillo
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51
HSI (Hue, Saturation, Intensity), (Ton., Pur., intens.)
El más cercano a la manera en que se interpreta el
Pureza Brillo
HSIHSI
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