PDI - N2

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1) A base da morfologia matemática é formada pela teoria dos conjuntos. Assim, de forma semelhante, a morfologia possui uma abordagem poderosa e unificada que pode ser aplicada para diversos problemas na área do processamento digital de imagens. 
 
Com base no excerto apresentado, avalie as afirmações a seguir.
 
I. Em imagens binárias, os conjuntos em questão são membros do espaço 3D de números inteiros , em que cada elemento do conjunto é um vetor unidimensional.
II. Em uma imagem binária, os pixels pretos, com valor 0, representam os objetos em uma imagem.
III. A álgebra de Minkowski se baseia, especialmente, nos conceitos de união, interseção e complementação, da teoria dos conjuntos.
IV. A representação das imagens digitais em níveis de cinza pode ser feita por meio de conjuntos nos quais os componentes se encontram em  (x, y, z).
 
É correto o que se afirma em:
Sua resposta está correta.
Alternativa correta. A afirmativa I está incorreta, pois, nas imagens binárias, os conjuntos em questão são membros do espaço 2-D de números inteiros Z2, em que cada elemento de um conjunto é um vetor bidimensional, cujas coordenadas são (x, y) de um pixel branco (ou preto, dependendo da convenção) de uma imagem. A afirmativa II está incorreta, pois os valores que representam a cor de cada pixel, em uma imagem binária, irão variar de 0, que representa a cor branca, e 1, que indica a cor preta, sendo que os valores intermediários entre esses dois extremos indicarão diferentes tonalidades de cinza. A afirmativa III está correta, pois, dentre as operações da teoria dos conjuntos que fazem parte da álgebra de Minkowski, estão a união, a interseção e a complementação, todas utilizadas nas operações de adição e subtração de Minkowski. A afirmativa IV está correta, pois os níveis de cinza nas imagens digitais estão no espaço 3D, representados pelo conjunto de pontos (x, y, z), onde cada pixel será referenciado por dois componentes de cada elemento do conjunto e o terceiro elemento (z) indicará o seu valor discreto de intensidade.
2) Sabemos que o processamento digital está presente em diversas áreas do conhecimento, com uma enorme variedade de aplicações. Isso ocorre devido ao conhecimento que possuímos sobre o funcionamento do sistema visual do ser humano, o qual possui algumas características.
 
Com base no apresentado, avalie as afirmações a seguir:
 
I. O olho, praticamente, se caracteriza como um tipo de esfera, com um diâmetro médio de aproximadamente 20 mm, contendo três membranas que o revestem: a córnea, a coroide e a retina.
II. Os padrões são visualizados por meio de uma série de receptores discretos de luz, que se encontram distribuídos por toda a superfície da retina, sendo classificados em duas classes: os cones e os bastonetes.
III. Em cada olho humano, são encontrados entre 6 e 7 milhões de cones, localizados, principalmente, na porção central da retina, chamada de fóvea, e são muito sensíveis à cor, que ajudam na distinção de pequenos detalhes, pois cada um deles está conectado à sua própria terminação nervosa.
IV. Os bastonetes existem em uma quantidade menor, variando de 2 a 5 milhões, aproximadamente, e são distribuídos pela superfície da retina, servindo para dar uma imagem geral do campo de visão.
 
É correto o que se afirma em:
Sua resposta está correta.
A alternativa está correta. A afirmativa I está correta, pois o olho humano é revestido por três membranas, sendo a córnea, a coroide e a retina, das quais a córnea é a mais importante, uma vez que é um tecido resistente e transparente que cobre a superfície anterior do olho. Por meio do seu prolongamento, será formada, ainda, a esclera, uma membrana opaca que reveste o restante do globo ocular. A afirmativa II está correta, pois os receptores discretos de luz, espalhados pela superfície da retina, são classificados como cones e bastonetes, sendo que os primeiros têm a função de possibilitar que a visão humana possa distinguir pequenos detalhes das imagens, pois cada um deles está conectado à sua própria terminação nervosa, enquanto os bastonetes possuem a função de possibilitar a imagem geral do campo de visão. A afirmativa III é verdadeira, pois os cones são encontrados numa quantidade que varia entre 6 e 7 milhões, enquanto os bastonetes se encontram em uma quantidade muito superior, algo entre 75 e 150 milhões. A afirmativa IV está incorreta, pois a quantidade de bastonetes é muito maior que a quantidade de cones, sendo que os bastonetes se encontram distribuídos ao longo de toda a superfície da retina, numa quantidade que pode variar de 75 a 150 milhões.
3) Em essência, sabemos que o contraste representa a escala da diferença entre preto e branco em uma imagem. Na radiologia, por exemplo, a mudança do contraste é realizada por meio da ingestão de determinadas substâncias pelos pacientes, para que ocorra uma melhora na qualidade das imagens utilizadas para diagnósticos médicos. 
 
De acordo com as principais transformações não lineares de contraste, analise as afirmações a seguir.
 
I. Função logaritmo – consiste na substituição de cada pixel da imagem pelo seu logaritmo, proporcionando um realce maior para os pixels de baixa intensidade (regiões claras).
II. Raiz quadrada – é descrita pela função g = T(f) = a √f, que vai agir de forma semelhante à função logaritmo, aumentando o contraste das regiões de média e baixa intensidade na imagem.
III. Exponencial – troca cada valor de pixel da imagem pelo seu valor exponencial, proporcionando um realce maior nos pixels com alta intensidade (regiões claras).
IV. Quadrado – é descrita pela função g = T(f) = af2, que funciona de forma semelhante à função exponencial, melhorando o contraste das regiões com média e alta intensidade nas imagens.
 
É correto o que se afirma em:
Sua resposta está correta.
A alternativa está correta. A afirmativa I está incorreta, pois, apesar de ser verdade que a função logaritmo atuará nos pixels de baixa intensidade, devemos nos lembrar que essas regiões correspondem às áreas claras da imagem, e não escuras. A afirmativa II está correta, pois a raiz quadrada irá gerar um realce maior para os pixels de baixa intensidade, referentes às regiões escuras da imagem, possibilitando que os detalhes “ocultos” da imagem possam ser visualizados. A afirmativa III está correta, a função exponencial vai trocar cada valor de pixel da imagem pelo seu valor exponencial, atuando nas regiões claras da imagem, de forma que as informações dessas áreas possam ser analisadas e interpretadas. A afirmativa IV está correta, pois a função quadrado também irá atuar nas regiões de média e alta intensidade das imagens, fazendo com que as áreas escuras da imagem sejam realçadas e fiquem visíveis para o observador.
4) O processamento digital de imagens pode ser definido como o método de aquisição e processamento de informações visuais. Assim, podemos compreender que o processamento digital de imagens consiste, basicamente, no processamento de imagens por meio de um computador digital. Para isso, alguns processos são realizados.
 
Com base no apresentado, avalie as afirmações a seguir:
 
I. Os processos de nível baixo caracterizam-se por utilizar imagens, tanto na entrada quanto na saída. Tratam, basicamente, de operações primitivas, como a redução de ruídos, alteração no contraste, mudança no brilho, dentre outras modificações.
II. Os processos de nível médio caracterizam-se pelo emprego de tarefas voltadas à segmentação de imagens, que consiste na divisão de uma imagem por objetos ou regiões, além de suas descrições, reduzindo-os a uma forma mais apropriada para que sejam processados por um computador e, por fim, ocorre o reconhecimento ou a classificação desses objetos ou regiões.
III. Os processos de nível intermediário consistem na utilização de uma imagem digital que dispõe de uma quantidade finita de componentes que, por sua vez, possui localização individual e valores específicos.
IV. Os processos de nível alto consistem na apresentação de um significado para o conjunto de objetos ou regiõesreconhecidas, como ocorre, por exemplo, durante a análise de imagens, convergindo, ao final, na realização de atividades associadas à visão, como as funções cognitivas.
 
É correto o que se afirma em:
Sua resposta está correta.
A alternativa está correta. A afirmativa I está correta, pois os processos de baixo nível atuam no pré-processamento da imagem, buscando diminuir o nível de ruído, aumentando o contraste e suavizando a imagem, atuando no nível do pixel, no qual os objetos tratados são tanto de entrada como de saída. Nesse nível, os objetos de entrada e de saída são imagens. A afirmativa II está correta, pois os processos de nível médio, por sua vez, realizam operações, como a segmentação, a divisão de uma imagem (em regiões ou objetos) e o reconhecimento de objetos individuais, de modo que na entrada será processada uma imagem, mas na saída poderá ser criado um objeto com partes da imagem, como seus contornos, por exemplo. A afirmativa III está incorreta, pois não existe, no processamento digital de imagens, a ocorrência de processos de nível intermediário, mas sim de nível médio. A afirmativa IV está correta, pois os processos de alto nível consistem na análise da imagem, interpretando o conteúdo da imagem com o objetivo de executar algumas funções cognitivas comumente associadas ao processo da visão do ser humano.
5) As transformadas das imagens possuem, como objetivo principal, a característica de melhorar a visualização dos dados que se pretende extrair das imagens. Sobre as bases das transformações lineares e das transformações lineares por partes, assinale a alternativa correta.
Sua resposta está correta.
A alternativa está correta. O uso da transformação linear por partes é recomendado tanto no caso de imagens com histograma muito irregular como quando se objetiva destacar um aspecto específico da imagem.
6) Em essência, sabemos que o contraste representa a escala da diferença entre o preto e o branco em uma imagem. Na radiologia, por exemplo, a mudança do contraste é realizada por meio da ingestão de determinadas substâncias pelos pacientes, para que ocorra uma melhora na qualidade das imagens utilizadas para diagnósticos médicos. As principais transformações não-lineares de contraste são baseadas em algumas funções.
 
Com base no apresentado, avalie as afirmações a seguir:
 
I. A função logaritmo consiste na substituição de cada pixel da imagem pelo seu logaritmo, proporcionando um realce maior para os pixels de baixa intensidade (regiões claras).
II. A raiz quadrada é descrita pela função g = T(f) = a √f, que vai agir de forma semelhante à função logaritmo, aumentando o contraste das regiões de média e baixa intensidade na imagem.
III. A função exponencial troca cada valor de pixel da imagem pelo seu valor exponencial, proporcionando um realce maior nos pixels com alta intensidade (regiões claras).
IV. A função quadrado é descrita pela função g = T(f) = af2, que funciona de forma semelhante à função exponencial, melhorando o contraste das regiões com média e alta intensidade nas imagens.
 
É correto o que se afirma em:
Sua resposta está correta.
A alternativa está correta. A afirmativa I está incorreta, pois apesar de ser verdade que a função logaritmo atuará nos pixels de baixa intensidade, devemos nos lembrar que essas regiões correspondem às áreas claras da imagem, e não às áreas escuras. A afirmativa II está correta, pois a raiz quadrada irá gerar um realce maior para os pixels de baixa intensidade, referentes às regiões escuras da imagem, possibilitando que os detalhes “ocultos” da imagem possam ser visualizados. A afirmativa III está correta, a função exponencial vai trocar cada valor de pixel da imagem pelo seu valor exponencial, atuando nas regiões claras da imagem, de forma que as informações dessas áreas possam ser analisadas e interpretadas. A afirmativa IV está correta, pois a função quadrado também irá atuar nas regiões de média e alta intensidade das imagens, fazendo com que as áreas escuras da imagem sejam realçadas e fiquem visíveis para o observador.
7) Para uma melhor compreensão dos fundamentos das imagens digitais, devemos falar um pouco sobre os sinais. Segundo Pedrini e Schwartz, os sinais podem ser considerados, de forma geral, como “a manifestação de um fenômeno que pode ser expresso de forma quantitativa”. Tal definição pode, todavia, variar conforme o contexto no qual estiver sendo utilizado.
 
PEDRINI, H.; SCHWARTZ, W. R. Análise de imagens digitais: princípios, algoritmos e aplicações. São Paulo: Cengage Learning Brasil, 2007. p. 13.
 
De acordo com as características dos sinais discreto, contínuos, digitais ou analógicos, avalie as informações a seguir.
 
I. O sinal discreto trabalha com valores inteiros ou enumeráveis, e o intervalo será independente da natureza do sinal.
II. O sinal contínuo se encarrega de valores que representam instantes temporais ininterruptos.
III. O sinal digital pode assumir apenas dois estados, mas possui valores discretos, como os dados recebidos pela internet.
IV. O sinal analógico pode assumir diferentes valores ao longo de uma linha temporal, que são contínuos, como ondas de rádio.
 
É correto o que se afirma em:
Sua resposta está correta.
A alternativa está correta. A afirmativa I está incorreta, pois o sinal discreto depende, totalmente, da natureza do sinal, sendo uma sequência de valores definidos em um conjunto discreto de instantes. A afirmativa II está correta, pois o sinal contínuo caracteriza-se como o conjunto variável de valores contínuos, pertencentes ao conjunto dos números reais, onde o domínio, normalmente, é o tempo. A afirmativa III está correta, pois o sinal digital é composto por apenas dois valores, 0 ou 1, que indicam uma mudança de sinal ou estado, por esse motivo adotados na base da computação moderna. A afirmativa IV está correta, pois o sinal analógico oscila com grande frequência, ao longo de um intervalo de tempo, apresentando uma queda na qualidade dos dados que transporta, pois o sinal trafega dentro de uma frequência muito grande.
8) Segundo Pedrini e Schwartz (2007), o processo de detecção da descontinuidade envolve o cálculo da soma dos produtos dos coeficientes dessa máscara pelos níveis de cinza da região delimitada pela máscara em questão. Esse processo se aplica à detecção de pontos, de segmentos de reta, de bordas e de junções.
 
PEDRINI, H.; SCHWARTZ, W. R. Análise de imagens digitais: princípios, algoritmos e aplicações. São Paulo: Cengage Learning Brasil, 2007.
 
Com base no excerto apresentado, avalie as afirmações a seguir:
 
I. A detecção de segmentos de reta é realizada pelo uso de uma máscara padrão, independente das características da imagem.
II. A detecção de bordas é realizada por meio da análise da descontinuidade dos níveis de cinza encontrados em duas regiões distintas da imagem.
III. A detecção de junções pode ocorrer na identificação de pontos de alta curvatura ou inflexão, nos contornos obtidos nos objetos ou na formulação de funções paramétricas.
IV. A detecção de pontos é realizada com base nas diferenças ponderadas entre os valores do ponto central e seus vizinhos.
 
É correto o que se afirma em:
Sua resposta está correta.
A alternativa está correta. A afirmativa I está incorreta, pois, no processo de detecção de retas, as características da imagem, como a variação na intensidade do seu fundo, poderão “encobrir” a reta, obrigando a adoção de uma máscara diferente, capaz de identificar corretamente a reta nesse tipo de imagem. A afirmativa II está correta, pois a detecção de borda só pode ocorrer quando a imagem possui regiões suficientemente homogêneas, de forma que a transição entre duas regiões possa ser estabelecida. A afirmativa III está correta, pois a detecção de junções, que se caracterizam como um ponto de interseção entre dois ou mais segmentos da borda dos objetos contidos nas imagens, ocorre mediante a identificação de pontos de alta curvatura ou inflexão, nos contornos obtidos nos objetos, na formulação de funções paramétricas que descrevem os modelosde junções ou no cálculo de medidas que indicam a presença de pontos característicos, diretamente, nos valores de intensidade da imagem. A afirmativa IV está correta, pois a detecção de pontos isolados em uma imagem é realizada mediante a aplicação direta de uma máscara, que possibilita a diferenciação por meio dos níveis de cinza encontrados naquele ponto específico com os demais, em sua vizinhança.
9) Independente da imagem, a característica do seu histograma será sempre a mesma. Imagens em alto contraste geram histogramas mais “largos” e imagens em baixo contraste geram histogramas mais “estreitos”. Assim, de uma forma geral, são as técnicas desses histogramas que possibilitam a extração de diferentes informações sobre as imagens. Como exemplo, a alteração do contraste de uma imagem busca sempre melhorar a sua qualidade. 
 
A partir disso, analise as asserções apresentadas e a relação entre elas.
 
I. Para melhorar a qualidade da imagem, deve-se adotar critérios que são objetivos ao sistema visual humano. 
PORQUE:
II. Os critérios objetivos à visão humana irão dificultar a percepção dos detalhes e das informações nas imagens utilizadas.
 
A respeito dessas asserções, assinale a opção correta
Sua resposta está correta.
A alternativa está correta. A asserção I é uma proposição falsa, uma vez que os critérios adotados para a melhoria da imagem são subjetivos à visão do ser humano, e não objetivos. A asserção II também é uma proposição falsa, pois a adoção de critérios subjetivos à visão humana permitirá que os detalhes “ocultos” na imagem possam ficar visíveis para o observador.
10) Dentre as aplicações das operações morfológicas, estão: a extração de componentes conexos em imagens binárias; a delimitação do fecho convexo; a extração de bordas dos objetos; a extração do esqueleto de um objeto; o preenchimento de regiões; o afinamento e espessamento de contornos.
 
PEDRINI, H.; SCHWARTZ, W. R. Análise de imagens digitais: princípios, algoritmos e aplicações. São Paulo: Cengage Learning Brasil, 2007.
 
Com base no enunciado, analise as afirmações a seguir.
 
I. A extração de bordas em uma imagem pode ser realizada por meio da equação de gradiente interno ou da equação gradiente externo.
II. O preenchimento de regiões em uma imagem pode ser realizado com base no operador de dilatação das operações de complementação e interseção de conjuntos.
III. A multiplicação e a divisão de imagens podem atuar tanto na extração de bordas quanto no preenchimento de regiões em uma imagem.
IV. A subtração de Minkowski não é uma operação associativa e está relacionada diretamente com as operações morfológicas no domínio da frequência da imagem.
 
É correto o que se afirma em:
Sua resposta está correta.
Alternativa correta. A afirmativa I está correta, pois as fórmulas, tanto do gradiente interno quanto do gradiente externo, são utilizadas no processo de extração das bordas em uma imagem, onde, no gradiente interno, a extração das bordas da imagem “A” pode ser obtida pela erosão de “A” por uma matriz “B”, seguida da diferença de conjuntos entre “A” e sua erosão; enquanto, no gradiente externo, a extração ocorre por meio do operador de dilatação A afirmativa II está correta, pois, por meio das operações de interseção e complementação da teoria dos conjuntos, é possível realizar o preenchimento de regiões em uma imagem, uma vez que devemos assumir que existe uma borda conectada por vizinhança -8, de forma que o processo será iniciado com um pixel interno à borda, definido como “p”, conhecido como ponto semente. Assim, a região será dilatada e seguida da interseção desse resultado com o complemento da borda. A afirmativa III está incorreta, pois as operações de divisão e multiplicação de imagens são operações não lineares, cujo objetivo principal de ambas consiste em realçar imagens, corrigindo seus sombreamentos, mascarando a imagem, dentre outras técnicas. A afirmativa IV está incorreta, pois, apesar de não ser associativa, não está presente nas operações de filtragem do domínio da frequência da imagem, mas, sim, faz parte das operações morfológicas de imagens.