Procesamiento Digital De Imágenes

41 

Texto completo

(1)
(2)

Procesamiento Digital De

Imágenes

El término procesamiento digital de imágenes

versa sobre la manipulación y análisis de

imágenes por computadora

Se utiliza mayormente para extraer/revelar

información de/sobre una imagen

También se busca comúnmente mejorar una

imagen

(3)

Sistema de Procesamiento de

(4)

Etapas Conceptuales

(5)

Adquisición de la Imagen

Las tecnologías de adquisición y despliegue están

ampliamente relacionadas, así que las veremos

juntas

Pero antes hablemos de algunos conceptos

básicos …

(6)

Imagen

¿ Qué es una Imagen ?

Es una representación visual de un objeto mediante

técnicas diferentes de diseño, pintura, fotografía, vídeo,

entre otras

Puede ser bidimensional, e.g., una fotografía

Puede tridimensional, e.g., una estatua

Mapas, gráficos, pinturas, etc., son ejemplos de

imágenes

Una

imagen digital

es la representación binaria de

(7)

Imagen = ¿Matriz de Píxeles?

¿ Qué es un Píxel ?

Píxel

Picture Element

Unidad más pequeña de información de una imagen

Píxel lógico vs. Píxel físico

 Píxel lógico

 Tiene una posición lógica

 No tiene tamaño, pero si profundidad  Tiene una valor de muestra asociado

 Píxel físico

 Tiene una posición física

(8)

Rasterizada vs. Vectorial

No todas las imágenes son matrices de píxeles

Imágenes Rasterizadas

 Matriz de píxeles

Gráficos Vectoriales

 Primitivas geométricas

Ventajas y Desventajas de cada uno mas adelante …

(9)

Tecnologías

Para entender mejor el píxel físico, debemos

estudiar los dispositivos de despliegue y

adquisición de imágenes

CRT

LCD

Plasma

Proyector DLP

Cámara Digital

Escáner

(10)

Tecnologías de Despliegue y

Adquisición

(11)

CRT

Cathode Ray Tube (CRT)

Dispositivo de despliegue más común por muchos años

Contiene una Pistola de Electrones que contiene un

filamento que al calentarse emite un flujo de electrones

Los electrones se enfocan con un electromagneto y se

dirigen a un punto especifico del tubo

La cara frontal del tubo consiste de un arreglo

rectangular de puntos (píxeles) que contienen fósforo

Cuando un punto es golpeado por los electrones, el

(12)

CRT

Cathode Ray Tube (CRT)

La cantidad de puntos determina la

resolución

Los diferentes niveles de brillo del punto determinan la

profundidad del píxel

La razón entre las dimensiones del píxel determinan el

radio aspecto del píxel

Para generar nuevas imágenes se debe “refrescar” la

imagen. La

frecuencia

de refrescamiento es la rata a la

que las imágenes se refrescan.

No confundir la frecuencia del dispositivo con el

frame

(13)

CRT

Cathode Ray Tube (CRT)

 Vector Displays

 Similar a un osciloscopio

 Antiguos monitores de computadores y consolas  Solo despliega geometrías

 La pistola despliega exactamente lo que se le ordena desplegar

(14)

CRT

Cathode Ray Tube (CRT)

 Raster Displays

 Tecnología de los dispositivos actuales

 Para desplegar la imagen, se recorren todos los puntos, de izquierda a derecha y de arriba abajo

 Es posible hacer un recorrido progresivo o entrelazado (interlaced)  A medida que cada punto es golpeado por el rayo, los otros

comienzan a decaer  el recorrido completo debe ser veloz para

evitar el parpadeo (flicker)  típicamente mayor a los 50-60 Hz

 El computador necesita sincronizar la generación de la imagen con el tiempo de despliegue  Solución: una memoria especial para

(15)

CRT

CRT de Colores

 Los colores se despliegan usando combinaciones de tres colores

primarios: R (

Red

- rojo), G (

Green

– verde), B (

Blue

- azul)

 Los píxeles están formados por fósforos de los tres colores

 Dependiendo del fabricante, los pixeles pueden tener distintas

(16)

CRT

CRT de Colores

 Utiliza tres pistolas

(17)

CRT

Ventajas

 Despliega cualquier imagen sólida, no solo geometrías  Se pueden producir a bajo costo

 Brillante (emite luz)

Desventajas

 Muestreo Discreto  Voluminosos

 Tamaño limitado (aprox. 40’’)  Alto consumo de energía

(18)

LCD

Liquid Crystal Display (LCD)

 Al igual que los CRT, son raster displays

 Ampliamente utilizados como monitores, TVs, consolas, etc.  Permiten que el dispositivo sea menos voluminoso

(19)

LCD

Liquid Crystal Display (LCD)

 El cristal líquido es un tipo especial de estado de agregación de la

materia que tiene propiedades de las fases líquida y la sólida

 Dependiendo del tipo de cristal líquido, es posible, por ejemplo,

que las moléculas tengan libertad de movimiento en un plano, pero no entre planos, o que tengan libertad de rotación, pero no de traslación

(20)

LCD

Liquid Crystal Display (LCD)

 Un tipo especifico de CL, los CL en estado nemático torcido, son

utilizados para crear los LCD porque su ordenamiento puede ser controlado vía una corriente eléctrica

 A medida que el voltaje cambia, la dirección de las moléculas de

CL cambia, así como la cantidad de luz que logra pasar la segunda capa polarizadora

(21)

LCD

LCD Reflectivo vs. LCD Iluminado

 El CL no emite luz, por lo que los LCD necesitan una fuente de luz

externa.

 La luz puede ser reflejada del

exterior, en cuyo caso se conoce como LCD Reflectivo

 Común en dispositivos sencillos

(22)

LCD

LCD Reflectivo vs. LCD Iluminado

 La luz puede ser producida por una fuente en la parte posterior del

LCD, en cuyo caso se conoce como LCD Iluminado

 Común en TVs, monitores, etc.

(23)

LCD

Los pixeles están conectados a filas y columnas de

material conductivo, que a su vez están conectadas a

circuitos integrados

Para encender un píxel, los circuitos integrados envían una

carga por la columna y fila correspondiente al píxel a

encender

(24)

LCD

Liquid Crystal Display (LCD)

 Mayor tamaño y resolución, en un dispositivo más ligero  Reducen el consumo de energía

 Son más costosos que los CRT

 A mayor tamaño, mayor es el costo y mayor la probabilidad de

(25)

Plasma

El “plasma” no es más que un gas formado por electrones

e iones libres. Al aplicar electricidad al gas, se liberan

fotones de luz

Los gases utilizados en las pantallas de plasma, Xenon y

Neon, liberan luz ultravioleta

Una pantalla de plasma, cuenta con una matriz de puntos

de fósforo, similar a la de un CRT

La luz ultravioleta liberada por el gas hace que el fósforo

(26)

Plasma

Al igual que el LCD, los puntos están conectados a filas y

columnas de material conductivo para controlar que píxel

se enciende

Estos materiales vienen cubiertos de material protectivo y

(27)

Plasma

Al igual que en las otras tecnologías, cada píxel cuenta

(28)

Plasma

Ventajas

 Amplios ángulos de visión

 Excelente para el despliegue en formatos grandes  Suficientemente brillante

Desventajas

 Costoso

 Los píxeles son más grandes (~1 mm versus ~0.2 mm)  El fósforo eventualmente se consume

(29)

Proyector DLP

Digital Light Processing (DLP)

 La tecnología DLP esta basada en un dispositivo micromecánico

llamado

Digital Micromirror Device

(DMD), el cual usa espejos hechos de aluminio para reflejar la luz y producir la imagen

 Un DMD (o DLP Chip) puede contener más de 2 millones de

(30)

Proyector DLP

Los espejos pueden reflejar hasta 1024 tonos de gris

Para agregar color, la luz blanca de la lámpara pasa a

(31)

Proyector DLP

También pueden usarse 3 chips en lugar de la rueda, o

pueden usarse 3 LEDs (R, G y B) como fuente de luz

La imagen se proyecta en los tres colores, muy

(32)

Proyector DLP

Ventajas

 Gran resolución  Muy brillantes

 Producen el color negro más oscuro que cualquier otra tecnología

de proyección

 Múltiples usos

 Ligeros y más pequeños que muchos TVs

Desventajas

 Problemas de parpadeo  Perdida eventual de brillo  Lámpara es costosa

(33)

Cámara Digital

Una cámara digital cuenta con una serie de lentes que

enfocan la luz sobre un dispositivo semiconductor que

convierte la luz en cargas eléctricas

Los dos tipos de sensor utilizado son el CCD (

Charge

Coupled Device

) o el CMOS (

Complementary Metal Oxide

Semiconductor

)

Ambos tipos convierten la luz en electrones, pero con

arquitecturas diferentes. Sin embargo, se considera que

CCD es una tecnología mas madura y produce imágenes

de mayor calidad

(34)

Cámaras Digitales

Arquitecturas de

(35)

Cámara Digital

 Los CMOS tienen menos área sensible a la luz que los CCDs, en cuyo caso de deben usar micro-lentes para enfocar la luz en la parte

(36)

Cámara Digital

Arreglo tri-lineal de escaneo

 Misma tecnología que los escáneres  Ideal para fotos de imágenes fijas

(37)

Cámara Digital

Arreglo tri-lineal de escaneo

 No puede tomar escenas en movimiento  La captura no es instantánea

(38)

Cámara Digital

Matriz simple

 En lugar de hacer una captura progresiva, se puede capturar la

imagen instantáneamente con una matriz de CCDs

 No produce imágenes de tan alta resolución como la tecnología

anterior, porque es difícil crear matrices muy grandes de CCD

 Para capturar los colores en una sola captura, se usa un patrón

especifico de CCDs y se interpola la información de pixeles vecinos

Patrón Bayesiano

El color de cada píxel se

calcula mediante un promedio de si mismo y los colores de los vecinos

(39)

Cámara Digital

Matriz simple

 La captura es instantánea

(40)

Escáner

Escáner Plano

 Se utiliza un arreglo lineal de CCDs

 Todo la circuiteria va montada en un mecanismo que recorre todo

el papel

 Los espejos enfocan la luz en el lente, que divide la luz en RGB

(41)

Escáner

Otros tipos

Escáner de mano

Figure

Actualización...

Referencias

Actualización...

Related subjects :