Algoritmos de processamento de imagem - Luz e Cor

Título da disciplina
ALGORITMO DE
PROCESSAMENTO
DE IMAGEM
Prof. Bruno Souza

LUZ E COR EM
SISTEMAS DIGITAIS

Sistema visual humano e percepção da cor
O sistema visual humano é formado pelo olho, nervos óticos e o cérebro.
Sistema Visual Humano.

Sistema de cor
Calorimetria
Conjunto de técnicas que permite definir e
comparar cores a partir de como o olho humano as
percebe.
Parâmetros são essenciais no estudo da cor:
Intensidade, matiz e saturação.

Sistema de cor
• Os principais modelos de cor usam três cores primárias, definidas com base no sistema visual humano,
• Sistemas de cor expressam características das cores em condições específicas
• Os principais sistemas de construção de cores baseiam-se na soma e na subtração de cores: sistemas de
cores aditivas e sistemas de cores subtrativas.
• Cada sistema de cor produz um espaço de cor.

Sistema de cores aditivas RGB
Sistema Visual Humano.
• O Sistema de Cores Aditivas, ou Sistema RGB,
busca adicionar cores em um ambiente
naturalmente sem luz.
• Suas cores primárias são vermelho (red), verde
(green) e azul (blue).
• A partir da adição dessas cores no ambiente,
todas as outras são criadas
Sistema RGB.

• Uma das principais modelagens matemáticas do sistema RGB é construída por uma escala de 0 a 255:
• 0 expressa a ausência da cor.
• 255 expressa a cor na sua intensidade máxima, seguindo a ordem vermelho, verde e azul – (R, G, B).
• A cor preta é representada por (0, 0, 0) e a cor branca por (255, 255, 255).
• A cor de cada pixel (C) de uma imagem colorida pode ser calculada considerando as três cores primárias R, G
e B e os coeficientes de mistura r, g, e b, que correspondem a cada uma das intensidades das cores.

Os coeficientes podem assumir valores inteiros ou valores reais. Quando assumem valores reais, são
comumente representados por um cubo unitário
Cubo unitário RGB.

Sistema de cores subtrativas CMYK
• O Sistema de Cores Subtrativas, ou Sistema
CMYK, busca subtrair cores em uma superfície
branca.
• Suas cores primárias são o ciano (C), magenta
(M) e amarelo (Yellow), e ainda possui uma cor
auxiliar, o preto (blacK).
• Vermelho, verde e azul são as cores secundárias
do sistema CMYK.
Sistema CMYK.

Sistema de cores subtrativas CMYK
Comparação entre os sistemas RGB e CMYK.

Dispositivos gráficos digitais
Os dispositivos gráficos podem ser estudados a partir de duas perspectivas: finalidade ou formato dos
dados.
Quanto à finalidade
Dispositivos de entrada e saída.
Quanto ao formato de dados
Dispositivos matriciais ou vetoriais.
Classificação quanto ao formato dos dados.
Representação Matricial
• Células organizadas em matrizes;
• Cada célula representa um pixel
da imagem.
Representação Vetorial
Constituída por elementos básicos,
como linhas, pontos, curvas,
superfícies e sólidos.

Dispositivos gráficos de entrada
• Teclados.
• Mouses.
• Joysticks.
• Tablet ou mesa digitalizadora (de sensores, de leitura elétrica
ou acústicas).
• Câmeras digitais.
Scanners tridimensionais.

Dispositivos gráficos de saída
• Impressoras (matricial, jato de tinta, laser e 3D).
• Monitores (CRT, LCD, LED).
• Capacetes e óculos de realidade virtual.
• Projetores
Capacete 3D

Processamento de imagem digital
Representação digital
• A informação espacial de uma imagem
bidimensional e monocromática é dada por um
par de coordenadas (x,y), e a intensidade da
cor é expressa por f(x,y).
• Os elementos f(x,y) da matriz são os elementos
da imagem, ou elementos da figura, mais
conhecidos como pixels (Picture elements).
Organização dos eixos para representação de uma imagem digital
Representar uma imagem digitalmente é codificá-la para que o computador consiga interpretar, processar e
reproduzir a informação de modo visual.

A resolução de uma imagem pode ser estabelecida a partir desses três aspectos:
Resolução espacial
É dada pelo número de colunas
(C) e pelo número de linhas (R)
de uma imagem; dessa forma, o
número de pixels da imagem é
dado por C x R. Esse valor está
associado à amostragem do
sinal da imagem.
Resolução temporal
É dada pelo número de imagens
obtidas em um intervalo de
tempo determinado. Em
algumas situações, é expresso
em quadros por segundo (qps).
Resolução por bit
É dada pelo número de bits
binários necessários para que a
imagem seja armazenada e
expressa o número de valores
possíveis de intensidade/cor que
um pixel pode ter.

Técnica de compressão
com perda
Informações redundantes são
removidas, sem que expressem
mudanças aparentes na imagem.
Técnica de compressão
sem perda
A imagem original pode ser
restaurada perfeitamente.

GIF (Graphics Interchange Format)
Propriedades: Compressão sem perda.
JPEG (Joint Photographic Experts Group)
Propriedades: Compressão com perda, mas há variantes sem perda.
BMP (Bit Map Picture)
Propriedades: Compressão sem perda, mas há variantes com perda.
Dentre os formatos bidimensionais, os mais usuais são:

PNG (Portable Network Graphics)
Propriedades: Compressão sem perda.
TIF/TIFF (Tagged Image File Format)
Propriedades: Existem variantes comprimidas e descomprimidas.
Dentre os formatos bidimensionais, os mais usuais são:

Imagens binárias são conjuntos bidimensionais, geralmente expressos em matrizes, que alocam um valor
numérico a cada pixel da imagem.
0
Para representar o preto, pixel
de fundo ou desligado.
1
Para representar o branco,
pixel frontal ou ligado.

Relações entre a imagem digital e a percepção visual
Adaptabilidade
Sistema visual humano
Altamente dinâmico e capaz de
reorganizar e adaptar sua
perspectiva rapidamente.
Sistema computacional
Pode ter limitações que o impeçam
de reconhecer um elemento se
estiverem em condições diferentes
das programadas inicialmente

Adaptabilidade
Na imagem ao lado, temos a percepção de
circunferências concêntricas, mas ela é formada
apenas por pontos.
Um sistema computacional é capaz de realizar essa
leitura, mas deverá ter previamente estabelecido
relações de métricas que permitam tal
reconhecimento.
Imagem formadas por pontos.

Tomada de decisão
• A interpretação visual humana depende do contexto e conhecimento pessoal. Representar essa
interpretação computacionalmente é desafiador.
• A visão computacional apenas classifica os elementos de um cenário ou uma imagem segundo a sua
programação.

Qualidade das medições
• Depende da regularidade dos resultados e do nível de exatidão.
• É quantitativa, obtém parâmetros mais consistentes para tomada de decisão.
• A visão humana tem por base valores relativos.
• A visão computacional é capaz de discernir facilmente 256 tons de cinza.
• A visão computacional não comete erros oriundos de fadiga

Velocidade de resposta
Visão humana
Percebe 30 quadros (imagens) por
segundo.
Visão Computacional
Capta, de modo geral, mais de 300
quadros por segundo.

Espectro visível
Visão humana
Percebe apenas o espectro que
varia de 3,94 1014Hz até 7,69
∙ ∙
1014Hz, denominado espectro de
luz visível.
Está sujeita a fatores subjetivos, e a
mesma cor pode ser interpretada
de modo diferente
É capaz de perceber faixas de
ondas eletromagnéticas que vão de
ondas de rádio, micro-ondas até
raios gama.
É mais precisa quanto à cor.

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