Introdução ao Processamento Digital de Imagens (PDI)

Introdução ao PDI

Segundo Crosta, “a função principal do Processamento Digital de Imagens (PDI) é a de fornecer ferramentas para facilitar a identificação e a extração de informações contidas nas imagens para posterior interpretação”.

Áreas de Interesse e Aplicações

O interesse em PDI surgiu de duas áreas principais:

• Interpretação humana: utilizando o melhoramento de imagens;
• Extração de informação: a partir de imagens obtidas que pudessem ser tratadas computacionalmente.

O PDI pode ser usado em diversas áreas, tais como: cartografia, medicina, geologia e segurança, entre outras.

Conceitos de Luz e Espectro

O que é luz? Luz são ondas de uma parte da radiação eletromagnética que podem ser percebidas pelo olho humano.

Espectro Eletromagnético: Para cada cor, existe um comprimento de onda específico. A intensidade da onda varia desde a mais lenta e extensa (vermelho) até a mais rápida e menor (azul).

Espectro Visível: Para cada cor, existe um comprimento de onda específico. A intensidade da onda varia desde a mais lenta e extensa (vermelho) até a mais rápida e menor (azul).

Anatomia do Olho Humano

• Córnea: É um tecido totalmente transparente que faz o papel da lente de uma câmera.
• Retina: A retina é uma fina camada de tecido nervoso que reveste a face interna e posterior do globo ocular. É destinada a receber os raios de luz, formando as imagens e transferindo-as para o cérebro.
  • Fóvea: Especializada em ver detalhes com nitidez;
  • Bastonetes: Sensíveis a baixos níveis de iluminação;
  • Cones: Sensíveis à cor.
• Nervo Óptico: O nervo óptico é um prolongamento das células nervosas da retina, responsável pela condução das imagens formadas no olho até o sistema nervoso (cérebro).
• Íris: É uma superfície relativamente plana, com uma abertura circular no centro, a pupila, cuja função é regular a quantidade de luz que entra nos olhos através de movimentos de dilatação e contração (atuando como o diafragma de uma câmera).
• Cristalino: É a lente interna dos olhos. Sua função, assim como a da córnea, é de focalizar as imagens na retina.

Sistema de Processamento de Imagens

• Aquisição (Câmeras): Função de converter uma imagem em uma representação numérica adequada para o processamento digital.
• Armazenamento (Discos Ópticos): Dividido em três categorias:
  1. Armazenamento de curta duração de uma imagem enquanto ela é utilizada nas várias etapas do processamento;
  2. Armazenamento de massa para operações de recuperação de imagens relativamente rápidas;
  3. Arquivamento de imagens para recuperação futura.
• Processamento (Computador): O processamento de imagens digitais envolve procedimentos normalmente expressos sob forma algorítmica.
• Saída (Monitor): Os monitores em uso atualmente são capazes de exibir imagens com resolução de pelo menos 640 x 480 pixels com 256 cores distintas.

A Imagem Digital

Uma imagem digital pode ser definida como uma matriz onde cada elemento representa a cor de um pixel que forma a imagem. Para que uma imagem possa ser armazenada e/ou processada em um computador, é necessária sua discretização tanto em nível de coordenadas espaciais quanto de valores de brilho.

• Amostragem: É realizar a medição (normalmente uniforme) dos níveis de cinza ao longo de uma imagem;
• Problema: Uma imagem com baixa amostragem gera problemas de reconstituição.
• Quantização: É a representação do valor medido de um pixel aproximado por um número inteiro.