Este documento discute os fundamentos da cor, luz e sistemas de imagem que tornaram possível a videocirurgia. Em três frases, cobre: 1) A história da compreensão da cor e luz desde Newton e Maxwell; 2) O desenvolvimento de chips de câmera e padrões de cores que permitiram a captura de imagens; 3) Como esses avanços levaram à primeira colecistectomia videolaparoscópica em 1987 e ao desenvolvimento da videocirurgia.

1. IX CURSO INTERNACIONAL DE
CIRURGIAS UROLÓGICAS POR VÍDEO
GOIÂNIA - GO
SISTEMAS DE IMAGEM E COR
Compreendendo o processo..
Elton Francisco Nunes Batista
TCBC- ES
2008

2. Cor e Luz..
Sem a adequada e profunda
compreensão
destes dois
fenômenos físicos da natureza,
a videocirurgia
poderia até não existir !

3. A importância da cor e da luz
Monalisa (1503)
Elizabetta La
Gioconda, esposa de
Francesco del
Giocondo
Técnica do “Claro-escuro”
e do “Esfumaçado”

4. Cor, luz e profundidade..
Van Eyck (1432): Adoração do cordeiro

5. Cor , luz, profundidade e contraste..
Van Eyck (1432): Adoração do cordeiro

6. Cor, luz, profundidade, contraste e detalhes
Van Eyck (1434)
o casamento dos Arnolfini

7. Ordenação das cores

8. Isaac Newton (1660)
Demonstrou a luz branca incidindo sobre
um prisma e ocorrendo a separação das
cores de acordo com o comprimento de
onda, como também ocorre no arco-íris

9. Faixas de comprimento de onda da luz

10. James Clerk Maxwell (1861)
Importante matemático escocês que,
em 1861, descobriu que se poderia
obter fotos coloridas utilizando filtros
vermelho, verde e azul (RGB)
R G B é o acrônimo em língua
inglesa de Red, Green e Blue
(vermelho, verde e azul)

11. Ordenação das cores

12. Ordenação das cores - LAB

13. Modelo LAB
1931 – a Commision Internationale de
L’Eclairage (CIE) definiu o modelo Lab
baseado na maneira como o olho humano
percebe as cores
1976 – o modelo LAB foi refinado para
proporcionar cores mais consistentes
Os programas de computador usam o LAB
para converter o RGB para CMYK

14. Base de estudo - cores básicas (RGB)

15. O espaço de cores RGB

16. Conjunção de cor e luz - significado
A cor-luz origina-se diretamente de
corpos luminosos: sol, estrelas,
lâmpadas, monitores de computador ..
A fotografia, o cinema, televisão e a arte
eletrônica são baseadas na cor-luz e se
utiliza do sistema derivado do RGB
(cores de captura e reprodução de
imagens)

17. Cor e pigmento - significado
A cor-pigmento advém da luz
refletida pelos objetos e as bases da
sua construção não são as mesmas
que se utilizam em cor-luz. A pintura
e as artes plásticas baseiam-se na
cor-pigmento que se utiliza do
sistema CMYK (cores de impressão)

18. CMYK – cyan/magenta/yellow/black
Tem os 3 pigmentos primários e o preto
Baseia-se na síntese subtractiva, na
qual, a mistura em partes iguais dos três
pigmentos primários resulta em preto
Funciona pela absorção de luz. As cores
vistas vêm da luz que não é absorvida

19. Significado do CMYK
Ciano - cor oposta ao vermelho. Atua como um filtro
que absorve a cor vermelha (-R +G +B)
Magenta – cor oposta ao verde (+R –G +B)
Amarelo – é cor oposta ao azul (+R +G -B)
- Assim, magenta com amarelo produz vermelho
- Magenta com ciano produz azul
- Ciano com amarelo produz o verde

20. Cores básicas – RGB (W) e CMY (K)

21. Modelo HSB
Hue (matiz) – refere-se ao nome que se
dá a uma cor
Saturation (ou croma) – é a intensidade
da cor
Brightness – é o acréscimo ou remoção
do branco de uma determinada cor

22. Transformação HSB para RGB

23. Resumindo..
RGB – Cores de captura e reprodução de
imagens
CMYK – Cores de impressão. Menor
espectro
HSB – Modelo com variabilidade de cor
LAB – Percepçäo humana as cores

24. Luz e imagem
A cirurgia tradicional
ainda não havia sequer formado
completamente a sua base técnica,
quando os primeiros passos
já estavam sendo dados para a lenta e
progressiva caminhada,
para o futuro da videocirurgia

25. Desde o início até 1986..
William Thompson Kelvin - Físico escocês do Séc. XIX ,
mediu os desvios proporcionais da composição da luz
branca (mistura das cores básicas presentes no arco-iris).
Estabeleceu a Escala Kelvin de Temperatura de Cor
1861 - James Clerk Maxwell > cores na fotografia
1877 – Max Nitze (Berlim) – construção do cistoscópio
1882 – Langembuch – 1ª colecistectomia por laparotomia
1901 – Kelling – 1ª laparoscopia em cão (cistoscópio de
Nitze)

26. Desde o início..
1910 – Jacobeus (Suécia) – 1ª laparoscopia no Homem
1929 – Kalk (Alemanha) – Lentes de visão oblíqua – atlas de
laparoscopia após realizar 100 laparoscopias
Década de 30 – Goetz e depois Janos Veress (1938) –
agulha para o pneumoperitônio
1952 – Narinder Singh Kanpany (Indiano) – fibras ópticas
Década de 60 – Kurt Semm (Alemanha) – desenvolveu
os nós e o aplicador de clipes, criou o insuflador e vários
instrumentos e realizou 14.000 laparoscopias

27. 1986..
1969 – Willard Boyle e George E. Smith – CCD (chip)
1976 – Bryce Bayer estabeleceu um padrão de cores do
sistema RGB para a captura de imagens
1978 – Hasson – Desenvolveu o trocarte com cone para
permitir o pneumoperitônio pelo método aberto
Até 1986 – a visão laparoscópica era possível a apenas uma
só pessoa
À partir de 1986 surgiu a imagem de vídeo

28. Até 1986 a visão laparoscópica era possível a uma
só pessoa. Depois, com das imagens de vídeo, a
visão ficou acessível a toda a equipe
Em 1987, a 1ª colecistectomia videolaparoscópica
A partir de então, a história que já conhecemos !

29. A construçao dos chipes..
Willard Boyle e George E. Smith - 1969

30. O registro de imagens nos chipes..

31. O registro de imagens em cores
Variações individuais (daltonismo)
É um processo complexo
Computadores registram até 16 milhões de cores
Ainda não está completamente compreendido
Envolve estruturas e/ou mecanismos em evolução
O registro artificial das imagens busca simular a
tradução da visão animal
A visão animal tem sido base de pesquisa para a
visão artificial

32. Padrão Bayer de cor das imagens

33. Em alguns animais ...

34. ..Há olhos que parecem chipes !

35. ..Chipes altamente complexos !

36. ..E especializados !

37. E enxergam como pixels independentes..

38. O olho artificial..

39. E o olho humano..

40. Diferenciado..

41. A projeção de imagens – Mimetismo ?

42. Aumento da qualidade - Câmera de 3 CCDs (RGB)

43. Compensação de tonalidade das cores
O olho humano compensa as diferenças nas
temperaturas de cor e a câmera de vídeo não é
capaz de compensar e corrigir desvios na
temperatura de cor
A câmera digital “vê” cores distorcidas e necessita
definir o padrão ideal através de um ponto de
referência (o branco), daí o termo “white balance”
Ajustes sem a cor branca engana o circuito do “white
balance” e resulta uma falsa tonalidade

44. “White balance”
As cores são obtidas através de micro-janelas
coloridas sobre o CCD (câmeras de um chip) ou
prismas que desviam luz para os CCDs (câmeras de
três chips), sempre nas três cores básicas do
sistema RGB. Para haver o equilíbrio, basta analisar
a intensidade dos componentes de cor vermelha (R),
verde (G) e azul (B), ou seja, o circuito eletrônico da
câmera compensa as variações de tonalidade
ajustando cada uma dessas três cores, que resulta
no processo de balanceamento do branco

45. Sistema de lentes: óptica

46. Fontes de luz fria
Equipamento gerador de cor-luz,
utilizado na produção de luz “fria
e branca”, característica da
iluminação que se procura para
procedimentos endoscópicos
Mas, na verdade, a luz dessas
fontes não é fria e nem branca

47. Fontes de luz e temperatura de cor

48. Temperatura de cor

49. Fibras ópticas – Narinder 1952

50. Cabos de luz (fibra óptica)

51. Na prática, a qualidade da imagem depende..
• Do tipo e qualidade da câmera, do receptor de
imagem e da fonte de luz
• Do padrão de cores, da emissão e recepção dos
sinais de imagem:
RGB
Vídeo componente
S-vídeo (Y/C)
Vídeo composto

52. Padrão de cores e transferência de imagens
• Padrão RGB – produzem, transmitem e exibem imagens sem
perdas, nas cores básicas
• Vídeo componente – RGB compacto e econômico com 3
sinais: Y - luminância (brilho) p/ preto e branco; (B-Y) indicam o
azul e (R-Y), o vermelho. O verde não tem sinal separado
• S-vídeo (Y/C) – Em 2 sinais separados: (Y) luminância e
(C) para a crominância, que combina (B-Y e R-Y)
• Vídeo composto – sofre a maior compactação e não há
separação de cores. A compressão e descompressão dos
sinais resultam em perda de qualidade

53. Sistema de cores e dos receptores de imagens
• NTSC (National Television Standards Committee) é o sinal de
cores com o sinal de transmissão M de RMA(Radio
Manufacturers Association ), sinal de cores americano
• PAL (Phase Alternate Lines), sinal de cores alemao
• SECAM (SÉquentiel Couleur Avec Mémoire), sinal de cores da
França
• PAL-M, sistema brasileiro adaptado do sistema PAL com o sinal
“M” (daí, a denominação PAL-M)
• PAL-N é utilizado na Argentina, Uruguai e Paraguai
• Outros sistemas (PAL-*) adaptados em diferentes países variam
de acordo com a freqüência de rede elétrica e largura de banda

54. Conectores
• São adaptadores para conexão de equipamentos
para transmissão de sinais de áudio e vídeo
• B N C (para R G B e Video composto)
• Y/C
• R C A (para R G B e Video composto)
• DVI

55. Conectores
Recording
Y Luminância
British Naval Connector Corporation of
C Crominância
America

56. A videocirurgia
exige um aprendizado
contínuo.
É por esta razão que aqui
estamos !

57. Pela atenção, muito obrigado !
E-mail: eltonmed@yahoo.com.br