Processamento Digital de Imagens

Processamento Digital de Imagens: Conceitos e Técnicas

Sensores de Imagem:

• Baseados no sistema visual humano (retina).
• Tecnologias: CCD e CMOS.

CCD (Charge-Coupled Device):

• Matriz bidimensional de sensores.
• Converte luz em elétrons.
• Sinal analógico para digital (A/D).
• Alta qualidade e baixo ruído.

CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor):

• Utiliza diversos transistores em cada pixel.
• Sinal digital.
• Suscetível a ruídos.

Visão Humana:

• Cones: Responsáveis pela percepção das cores RGB (vermelho, verde, azul). Maior concentração na região central da retina (fóvea).
• Bastonetes: Processamento de luminosidade e cores monocromáticas. Predominantes na região periférica da retina. Aproximadamente 100x mais sensíveis que os cones.

Etapas do Processamento Digital de Imagens:

1. Aquisição: Obtenção da imagem (foto, scanner, etc.).
2. Pré-processamento: Correções (brilho, contraste, etc.).
3. Segmentação: Separação dos objetos de interesse.
4. Extração de Características: Extração de informações relevantes (textura, forma, etc.).
5. Reconhecimento e Interpretação: Análise e atribuição de significado aos objetos.

Propriedades da Imagem:

• Amostragem: Divisão da imagem em um número discreto de pixels.
• Quantização (ou Quantificação): Número de níveis de intensidade de pixels utilizados na imagem (ex: 256, 16, 8...).
• Função Discreta: Representação da intensidade luminosa por inteiros não-negativos.
• Representação: Matriz bidimensional, onde cada elemento corresponde a um pixel.
• Imagem Analógica: Valores contínuos de luz.

Realce de Imagem:

• Operações pontuais em cada pixel.
• Operações comuns:
  • Aritméticas (adição, subtração...).
  • Lógicas (AND, OR, NOT...).
  • Identidade (cópia).
  • Negativa (inversão).
  • Logarítmica (LOG - ajuste suave de contraste).
  • Potência (ajuste de contraste).
  • Curva Gamma (ajuste dos níveis de cinza/luminância).

Conceitos Adicionais:

• Vizinhança:
  • N4 (vizinhos horizontais e verticais - +).
  • N8 (vizinhos diagonais - *).
• Conectividade: 4-conectados, 8-conectados.
• Distâncias: Euclidiana, City-block (Manhattan), Chessboard (tabuleiro de xadrez).
• Filtros Digitais: Técnicas baseadas em convolução (pixel a pixel).
  • Filtro passa-baixa (suavização).
  • Filtro passa-alta (realce de bordas).
• Filtros Detectores de Borda:
  • Baseados na derivada.
  • Gradiente.
  • Laplaciano.
  • Detector de borda de Sobel.
• Filtros no Domínio da Frequência:
  • Transformada de Fourier (transformação do domínio do tempo para o domínio da frequência).
  • Implementações: DFT (Discrete Fourier Transform), FFT (Fast Fourier Transform).
• Sistemas de Coordenadas:
  • Sistema de Referência do Dispositivo (SRD).
  • Sistema de Referência do Universo (SRU).
  • Sistema de Referência do Objeto (SRO).