Procesamiento Digital de Imagen

Luis David Benitez Miranda
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Luis David Benitez Miranda
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Apuntes sobre la Modificación de Imagenes

Resource summary

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¿Qué es una imagen Digital?

La imagen digital es la representación bidimensional de una imagen empleando bits, unidad mínima de información compuesta por dígitos binarios (1 y 0), que se emplea a instancias de la informática y cualquier dispositivo de tipo digital. De acuerdo a la resolución que presenta la imagen, estática o dinámica, se podrá hablar de gráfico rasterizado (o mapa de bits; representa una rejilla rectangular de píxeles o punto de color, la cual se puede visualizar en un monitor, en un papel o en cualquier otro dispositivo de representación que se emplee) o de gráfico vectorial (imagen producto de objetos de geométricos independientes; la principal diferencia que presenta respecto de la anterior es la posibilidad de ampliar el tamaño de la imagen sin que la misma pierda su escala tal como sucede en el caso de los gráficos rasterizados), respectivamente. Mientras tanto, la imagen digital podrá ser obtenida a partir de dispositivos de conversión analógica digital, tal es el caso de los escáneres y las cámaras fotográficas digitales , o en su defecto a través de programas informáticos pertinentes como ser realizando dibujos con el mouse o por medio de un programa de renderización 2D. Cabe destacar que es absolutamente posible la modificación de las imágenes digitales , mediante filtros se pueden añadir o suprimir determinados elementos que no se tienen o por el contrario quitar aquellos que no se quieren, asimismo, se puede modificar el tamaño de una imagen y en caso de ser necesario hasta grabar la misma en un dispositivo de almacenaje, tal es el caso de un CD o del propio disco duro de la computadora. Respecto de su conformación, la mayoría de los formatos digitales respetan una misma estructura: cabecera con atributos: dimensión de la imagen y el tipo de codificación, entre otros; datos de la imagen en sí. Tanto los atributos como los datos de la imagen serán diferentes en cada formato. Por otra parte, muchos de los formatos de las cámaras digitales y video cámaras que se emplean hoy día, han sumado una zona denominada metadatos (datos que describen otros datos).

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¿Qué es el procesamiento digital?

Es el conjunto de técnicas englobadas dentro del pre procesamiento de imágenes cuyo objetivo fundamental es obtener, a partir de una imagen origen, otra final cuyo resultado sea más adecuado para una aplicación específica mejorando ciertas características de la misma que posibilite efectuar operaciones del procesado sobre ella. Los principales objetivos que se persiguen con la aplicación de filtros son: · Suavizar la imagen: reducir la cantidad de variaciones de intensidad entre píxeles vecinos. · Eliminar ruido: eliminar aquellos píxeles cuyo nivel de intensidad es muy diferente al de sus vecinos y cuyo origen puede estar tanto en el proceso de adquisición de la imagen como en el de transmisión. · Realzar bordes: destacar los bordes que se localizan en una imagen. · Detectar bordes: detectar los píxeles donde se produce un cambio brusco en la función intensidad. Por tanto, se consideran los filtros como operaciones que se aplican a los píxeles de una imagen digital para optimizarla, enfatizar cierta información o conseguir un efecto especial en ella. El proceso de filtrado puede llevarse a cabo sobre los dominios de frecuencia y/o espacio.

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¿Como obtener una imagen digital?

Existen diferentes medios para la obtención de una imagen digital, los más comunes son: los scanners de cama plana y las cámaras digitales. Ambos se basan en un dispositivo llamado CCD (Coupled Charge Device), éste se recibe la luz de la imagen, ya sea por reflexión o por transmisión; e integra, en un tiempo definido la cantidad de luz que llega a él. Formando un arreglo de CCD’s es posible realizar la digitalización de la imagen por renglones o bien entera. Se dice que la imagen ha sido digitalizada, ya que por cada región e ella se genera un número que representa la cantidad de luz que fue registrada.

Al recibir la orden de escanear, una lámpara se encarga de "barrer" el documento. Las luz reflejada por espejos es enviada a un dispositivo interno llamado capturador ó CCD ("Charged Coupled Device"). Cada una de las líneas que son reflejadas son divididas en puntos (píxeles). Cada punto es analizado y dividido en los tres colores básicos: rojo, azul y verde. Se le asigna un valor binario a cada píxel en base a la división anterior. Se procede a crear el mapa digital y así poder ser enviado a la computadora y ser visualizado en la pantalla. Si el usuario lo decide, se guarda en forma de archivo de imagen (BMP, JPG, GIF, PNG, etc.).

Otro metodo para obtener una imagen digital es por medio de una camara digital:

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Metodos para el procesamiento de imagenes

Filtro pasó bajo (suavizado): utilizados para eliminar ruido o detalles pequeños de poco interés puesto que sólo afecta a zonas con muchos cambios. La frecuencia de corte se determina por el tamaño del kernel y sus coeficientes. Se emplean diversos kernels: · Promedio: promedio de píxeles vecinos (kernel de unos). · Paso bajo en frecuencia. · Media: reemplaza cada píxel por el valor medio de sus contiguos. · Mediana: sustituye por el valor de la mediana de los píxeles vecinos (normalmente se comporta mejor que el de promedio). · Gaussiano: aproximación a la distribución gaussiana. Filtro paso alto (atenuado): intensifica los detalles, bordes y cambios de alta frecuencia, mientras que atenúa las zonas de tonalidad uniforme. Esto permite una mejor identificación posterior de los objetos que se encuentren en la imagen, puesto que el brillo se hace mayor en las zonas con frecuencias más altas, al mismo tiempo que se oscurecen las zonas de frecuencias bajas. Es común la aparición de ruido tras el proceso. Realce de bordes por desplazamiento y diferencia: sustrae de la imagen original una copia desplazada de la misma. Así, es posible localizar y hacer resaltar los bordes existentes y que se quieran obtener según el modelo de kernel aplicado: · Horizontal. · Vertical. · Horizontal/Vertical (diagonal). Realce de bordes mediante Laplace: este tipo de filtros realza los bordes en todas direcciones (los resultados que se obtienen pueden considerarse como una “suma” de los obtenidos tras aplicar todos los modelos del tipo anterior). En esta ocasión se trabaja con la segunda derivada, que permite obtener unos mejores resultados, a pesar del aumento del ruido que se produce en la imagen. Resalte de bordes con gradiente direccional: empleado para destacar y resaltar con mayor precisión los bordes que se localizan en una dirección determinada. Trabaja con los cambios de intensidad existentes entre píxeles contiguos. Detección de bordes y filtros de contorno (Prewitt y Sobel): al igual que los anteriores, se centra en las diferencias de intensidad que se dan pixel a pixel. Son utilizados para obtener los contornos de objetos y de este modo clasificar las formas existentes dentro de una imagen. Este tipo de filtros requieren un menor coste computacional.

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Ejemplo de procesamiento de Imagenes

(a) Imagen original, con líneas de barrido, tipo imagen de televisión.(b) Transformada de Fourier del objeto.(c) Transformada de Fourier modificada, después de filtrar.(d) Imagen procesada, sin las líneas de barrido.

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