Processamento Digital de Imagens

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Processamento 
Digital de Imagens
Introdução
Conteúdo
Fundamentos
ufsm . geomática . sensoriamento remoto . rsp 2010
 
. Introdução
. Correção Geométrica e Radiométrica
. Técnicas de Realce
. Transformações multiespectrais
. Segmentação e Classificação
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. Identificar e extrair informações de 
imagens
. Transformar imagens para facilitar a 
extração da informação
ex: manipulação de contraste, realce de bordas
Objetivo
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Aplicações em PDI
Recursos Naturais
. Geologia – estudo da composição e estrutura da 
superfície
. Agricultura – previsão de safras e tipos de culturas
. Florestas – determinação de tipologia florestal
Cartografia
. Mapeamentos básicos e temáticos
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Análise ambiental
. Monitoramento da poluição
. Planejamento urbano
Meteorologia
. Análise de clima e temperatura
. Medida de movimento de nuvens
Aplicações em PDI
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Biomédica
. Contagem automática de células
. Tomografia computadorizada
. Análise de imagens de raio-x
Astronomia
. Análise de composição química e física de planetas 
e estrelas
. Medidas de temperatura
Aplicações em PDI
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Militar
. Identificação de alvos e sua caracterização
. Definir estratégias de ataque e combate
. Avaliar eficiência de operações militares
Aplicações em PDI
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Estágios de PDI
Pré-processamento
Análise
Realce
. Correções radiométricas
. Correções geométricas
. Registro
. Contraste
. Filtragem
. IHS, Componentes principais
. Operações aritméticas
. Segmentação
. Classificação
. Descrição: Mapas, Representações gráficas, 
 propriedades dos objetos
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Imagens digitais
. Sistemas sensores
. Conversão Analógica / Digital
Aquisição de Informação
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. Resolução espectral
. Resolução espacial
. Resolução radiométrica
. Resolução temporal
Imagens Digitais
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. Resolução espectral
 Capacidade do instrumento sensor produzir 
e registrar dados em diferentes intervalos de 
comprimentos de onda.
Imagens Digitais
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. Resolução espacial
 Capacidade do instrumento sensor produzir 
e registrar dados de superfícies do terreno.
Está associado ao IFOV ( Instantaneous 
Field Of View ).
 Está associado ao tamanho do PIXEL.
Imagens Digitais
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. Resolução radiométrica
 Capacidade do instrumento sensor produzir 
e registrar os dados de reflectância em 
diferentes níveis de cinza.
Imagens Digitais
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. Definida pelo número de níveis de cinza
. 6 bits = 26 = 64 níveis
. 8 bits = 28 = 256 níveis
. 11 bits = 211 = 2048 níveis
Resolução Radiométrica
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 1 1 1 1 0 0
0 0 1 1 1 1 0 0
0 0 1 1 1 1 0 0
0 0 1 1 1 1 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
Imagem binária Imagem numérica
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. Resolução temporal
 Capacidade do instrumento sensor produzir 
e registrar os dados da superfície terrestre 
de forma cíclica ( repetitiva ) de um mesmo 
local.
Imagens Digitais
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. Pixel
 Menor unidade física de uma imagem digital.
. Registro
 Conjunto de pixels dispostos de forma adjacentes.
Estrutura de imagens digitais
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Estrutura matemática de uma imagem
g(0,0) g(0,1) g(0,2) ................. g(0,N-1)
g(1,0) g(1,1) g(1,2) ..................g(0,N-1)
g(2,0) g(2,1) g(2,2) ................. g(0,N-1)
. . . .
. . . .
. . . .
g(M-1,0) g(M-1,1) g(M-1,2) ......... g(M-1,N-1)
g(i,j) = 
Pixel
Registro
. g(i,j) = elemento de imagem ( PIXEL )
. cada pixel assume um valor radiométrico
. i,j – são posições ( linha, coluna )
. registro = conjunto de g(i,j) – ( linha )
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. Dados – representação binária
. Número na base 10 ( decimal )
- 10 dígitos ( 0, 1, 2, ..., 9 )
Armazenamento dos dados
1 0 0 0 x 100 = 0 +
0 x 101 = 0 +
1 x 102 = 100
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. Números de Base 2 ou binário
. Número na base 2 ( 0 , 1 )
Representação binária
1 0 0 0 x 20 = 0 +
0 x 21 = 0 +
1 x 22 = 4
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. Quantos dígitos na base 2, equivalem ao 
número 100, na base 10.
Decimal Binária
1 1 0 0 1 0 0
0 x 20 = 0 x 1 = 0
0 x 21 = 0 x 2 = 0
1 x 22 = 1 x 4 = 4
0 x 23 = 0 x 8 = 0
0 x 24 = 0 x 16 = 0
1 x 25 = 1 x 32 = 32
1 x 26 = 1 x 64 = 64
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. Cada dígito do número binário = BIT
. 8 BITS = 1 BYTE
2n = 28 bits = 256 níveis ( 0,1, ..., 255 )
Unidades digitais em imagens
 7 6 5 4 3 2 1 0
8 bits = 1 byte
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. Histograma
. Média amostral
. Variância
. Covariância
. Correlação
. Matrizes de covariância e correlação
Estatísticas em imagens digitais
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. Serve para se fazer análise e realce de 
imagens
. Tipos de histogramas
. Numérico
. Gráfico
. Apresenta a distribuição dos níveis de cinza
Histrograma
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Histrogramas
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Histrogramas
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Parâmetro média em uma imagem
. Fornece informações sobre o brilho
. Baixo brilho = imagem escura = média baixa
. Alto brilho = imagem clara = média alta
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Parâmetro variância
. Fornece informações sobre o contraste
. Baixo contraste = variância pequena
. Alto contraste = variância grande
. Mede a variação dos níveis de cinza da imagem
 em relação a média da imagem
. No histograma, maior a base = maior a variância
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Parâmetro covariância entre bandas
. Descreve o grau de correlação existente entre
 cada par de bandas
. Dá uma medida do quanto de informações
 contidas em uma banda é comum a ambas
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Parâmetro correlação entre bandas
. Dá uma medida do quanto de informações
 contidas em um par de bandas é comum a 
 ambas
. É uma medida normalizada
. Varia de -1 a +1
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