introducciÓn al procesado de imagen

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INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN TEMA 2 INTRODUCCIÓN A LA IMAGEN DIGITAL

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TEMA 2. INTRODUCCIÓN A LA IMAGEN DIGITAL. INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN. ADQUISICIÓN Y FORMACIÓN. lens. object. image plane. Image Formation. light source. Image Formation. Image Formation. projection through lens. image of object. Image Formation. - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

TEMA 2

INTRODUCCIÓN A LA IMAGEN DIGITAL

Page 2: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

ADQUISICIÓN Y FORMACIÓN

2

Page 3: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

Image FormationImage Formation

objec

t

image plane

lens

3

Page 4: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

Image FormationImage Formationlig

ht so

urce

4

Page 5: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

5

Image FormationImage Formation

projection through lens

projection through lens

image of objectimage of object

Page 6: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

6

Image FormationImage Formation

projection onto discrete sensor

array.

projection onto discrete sensor

array. digital cameradigital camera

Page 7: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

7

Image FormationImage Formation

sensors register average color.

sensors register average color.

sampled imagesampled image

Page 8: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

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Image FormationImage Formation

continuous colors, discrete locations.

continuous colors, discrete locations.

discrete real-valued image

discrete real-valued image

Page 9: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

MUESTREO Y CUANTIFICACIÓN

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Page 10: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

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Sampling and Quantization

pixel grid

sampledreal image quantized sampled & quantized

Page 11: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

11

Sampling and Quantization

sampledreal image quantized sampled & quantized

pixel gridcolumn indexcolumn index

row

inde

xro

w in

dex

Page 12: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

12

Sampling

pixel grid

),( crI S ,CI

sampled image

Take the average within each square.

Take the average within each square.

Page 13: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

13

Sampling

),( crI S ,CI

continuous image sampled image

Page 14: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

14

Sampling

),( crI S ,CI

sampled image

Take the average within each square.

Take the average within each square.

Page 15: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

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Sampling

Efectos del muestreo espacial:

•Teóricamente, bajo ciertas condiciones (las del teorema de muestreo), no hay pérdida de información en el muestreo.

•En la práctica, el muestreo limita la resolución de la imagen.

Page 16: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

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continuous color input

disc

rete

col

or o

utpu

t

continuous colors mapped to a finite,

discrete set of colors.

continuous colors mapped to a finite,

discrete set of colors.

Quantification

Page 17: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

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Cuantificación

Efecto de la cuantificación

•Si el número de niveles de intensidad usados para representar una imagen monocromo es pequeño, el ojo puede detectar efectos de contorno en el objeto•En el caso de imágenes B&W, con pocos tonos se observa ya alta calidad (con 100 niveles es suficiente, con 64 es muchas veces admisible)

32 niveles 16 niveles

8 niveles 4 niveles

Page 18: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

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8 bits 256 levels 7 bits 128 levels 6 bits 64 levels 5 bits 32 levels

4 bits 16 levels 3 bits 8 levels 2 bits 4 levels 1 bit 2 levels

Cuantificación

Page 19: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

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Intensity Quantization

Page 20: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

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Cuantificación

•El tamaño de la “paleta de colores” (es decir, el número de colores utilizados para representar cada píxel es otro factor determinante de la calidad.

•Si este número es muy bajo, se apreciarán contornos artificiales que resultan visualmente molestos.

•Suelen ser necesarios 24 bits (3x8) ó 16 millones de colores (color real) para una visualización perfecta, con una paleta de 16 bits ó 65556 colores se aprecia casi sin distorsión, pero con una paleta de 8 bits ó 256 colores la calidad se ve muy deteriorada y con 16 la imagen es inservible).

16 mill

256

16

Page 21: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

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Resampling

8× 16×nearest neighbornearest neighbor nearest neighbornearest neighbor

bicubic interpolationbicubic interpolation bicubic interpolationbicubic interpolation

(resizing)

Page 22: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

IMAGEN DIGITAL

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Page 23: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

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Digital ImageDigital Image

a grid of squares, each of which

contains a single color

a grid of squares, each of which

contains a single color

each square is called a pixel (for picture element)

each square is called a pixel (for picture element)

Color images have 3 values per pixel; monochrome images have 1

value per pixel.

Page 24: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

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A digital image, I, is a mapping from a 2D grid of uniformly spaced discrete points, {p = (r,c)}, into a set of positive integer values, {I( p)}, or a set of vector values, e.g., {[R G B]T(p)}.

At each column location in each row of I there is a value.

The pair ( p, I( p) ) is called a “pixel” (for picture element).

Pixels

Page 25: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

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p = (r,c) is the pixel location indexed by row, r, and column, c.

I( p) = I(r,c) is the value of the pixel at location p.If I( p) is a single number then I is monochrome.If I( p) is a vector (ordered list of numbers) then I

has multiple bands (e.g., a color image).

Pixels

Page 26: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

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Pixel Location: p = (r , c)

Pixel Value: I(p) = I(r , c) Pixel : [ p, I(p)]

Pixels

Page 27: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

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Pixel : [ p, I(p)]Pixels

Page 28: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

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Color Images

Are constructed from three intensity maps.

Each intensity map is pro-jected through a color filter (e.g., red, green, or blue, or cyan, magenta, or yellow) to create a monochrome image.

The intensity maps are overlaid to create a color image.

Each pixel in a color image is a three element vector.

Page 29: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

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Color Images On a CRT*

Color Images On a CRT*

* Tubo de rayos catódicos

Page 30: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

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Point ProcessingPoint Processing

original + gamma- gamma + brightness- brightness

original + contrast- contrast histogram EQhistogram mod

Page 31: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

PERCEPCIÓN DEL COLOR (2)

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Page 32: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

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luminan

cehue

saturation

photo receptorsbrain

The eye has 3 types of photoreceptors: sensitive to red, green, or blue light.

The brain transforms RGB into separate brightness and color channels (e.g., LHS).

Color Sensing / Color Perception

Page 33: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

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Color Perception

all bandsall bands luminanceluminance chrominancechrominance

redred greengreen blueblue

16× pixelization of:

luminance and chrominance (hue+saturation) are perceived with different resolutions, as are red, green and blue.

luminance and chrominance (hue+saturation) are perceived with different resolutions, as are red, green and blue.

Page 34: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

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Color Balance and Saturation

Uniform changes in color components result in change of tint.

E.g., if all G pixel values are multiplied by > 1 then the image takes a green cast.

Page 35: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

ALGUNAS OPERACIONES SOBRE IMAGEN

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Page 36: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

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Rotation

and motion blur

Page 37: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

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Image Warping

Page 38: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

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originalblurred sharpened

Spatial Filtering

Page 39: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

FORMATOS DE IMAGEN

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Page 40: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

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Formatos de Imagen

Clasificación según el número de bandas o canales:•En color (RGB): se almacena RGB de alguna forma.•En escala de grises: se almacena Y de alguna forma.•Binarias: sólo existen dos colores, el blanco y el negro. Su origen suele ser el procesado de otras imágenes (ej: OCR’s).•Multi-canal: se almacenan más de 3 canales, típico en sensoresmulti-e hiper-espectrales para aplicaciones de observación terrestre.

Page 41: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

JPEG

GIF

TIFF

PNG

BMP

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Page 42: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

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Image Compression: JPEGJP

EG

qua

lity

leve

lF

ile size in bytes

Page 43: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

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JPE

G q

uali

ty le

vel

File size in

bytes

Page 44: INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

INTRODUCCIÓN AL PROCESADO DE IMAGEN

TEMA 2

INTRODUCCIÓN A LA IMAGEN DIGITAL