Exercício - Revisão
1ª Unidade [enviado pelo professor]
Defina as seguintes
áreas da computação gráfica.
Análise de imagem.
Consiste
na geração de dados a partir de uma imagem.
Processamento de
imagem.
Consiste
em transformar uma imagem ou transformar dados.
Síntese de imagem.
Consiste
na geração de imagem através de dados.
Do que são compostas
as imagens digitais? (explique)
As
imagens digitais são compostas de Matiz, Saturação e intensidade ou
luminosidade.
Matiz: Medida do comprimento
de onda dominante (mede a frequência dominante da vibração luminosa) Saturação: Medida da pureza da cor.
Intensidade ou
luminosidade: Medida
de energia luminosa, onde o preto indica a ausência de energia.
Qual é o sistema de
cores utilizado pelos computadores e qual a relação entre ele e o sistema de
visão humana?
O
sistema de cores usadas pelos computadores é o RGB (Red, Green, Blue), essas
cores tem relação direta com os sensores do sistema visual humano, que
identificam essas três faixas diferentes de cores. No qual o ser humano ver
realmente a combinação dessas três cores básicas.
Qual a diferença
entre os sistemas aditivos e subtrativos. Cite quais são e explique brevemente
como funciona a composição das cores em cada um dos sistemas.
O
sistema aditivo controla a intensidade (emissão de luz) da geração de três
cores básicas, sendo elas o vermelho, azul e verde (RGB).
Já
o sistema subtrativo funciona na mistura de pigmentos que absorvem as cores e
refletem outras. As cores fundamentais são Ciano, Margenta e Amarelo (CMY).
O que são Primitivas
vetoriais?
Primitivas
são os elementos básicos que formam um desenho.
As
primitivas vetoriais são associadas a um conjunto de atributos que define sua
aparência e a um conjunto de dados que define sua geometria.
Que atributos podem
ser associados às primitivas vetoriais?
O
ponto pode ter cor; A linha pode ter espessura, cor, traço.
Cite vantagens e
desvantagens na utilização de imagens vetoriais.
Vantagens: Facilidade de
armazenamento dos elementos geométricos; Facilidade de manipulação (escala,
rotação, etc.); Alteração simples.
Desvantagem: Requer dispositivos
de saída específicos para ter bons resultados.
Cite vantagens e
desvantagens na utilização das imagens matriciais.
Vantagens: Fácil tradução para
dispositivos baseados em pontos (monitores, impressoras, etc.); Fácil
armazenamento e leitura; Valores dos pixels podem ser alterados individualmente
ou em grupo.
Desvantagens: Imagens podem ser
muito grandes; Dificuldade em realizar operações de escala.
Qual a diferença
entre Rasterização e Vetorização (explique).
Rasterização: conversão de um
arquivo vetorial para o formato matricial.
Vetorização: conversão de um
arquivo matricial para o formato vetorial.
Defina as seguintes
etapas de um sistema de visão computacional
Segmentação: Procura isolar
regiões de pontos da imagem pertencentes a objetos para posterior extração de
atributos e calculo de parâmetros.
Classificação e
reconhecimento: Faz
a distinção de imagens e objetos segmentados. Onde o objeto é reconhecido
através de 2 passos, o primeiro consiste em receber informações sobre o objeto
que deve ser reconhecido e a segunda é a apresentação de objetos para serem
reconhecidos. Na classificação pode ter ou não intervenção humana, dependendo
do seu grau de complexidade.
Restauração e Realce:
Tem
por objetivo destacar detalhes da imagem.
Aquisição da Imagem: A aquisição de imagem
é conseguida através da iluminação sobre um objeto que por sua vez absorve,
transmite e reflete.
Decisão: Indagações a respeito
dos parâmetros extraídos.
Extração de
atributos/características: Extrai dados relevantes (atributos, objetos).
Adição de vetores e
matrizes.
[39 45] + [64 53] = [103 98]
Subtração
de vetores e matrizes.
[72 27] – [99 66] = [-27 -39]
Multiplicação
de vetores e matrizes.
[2 5]x[19 52]=[2x19+5x68 2x52+5x35]=[38+340
104+175]=[378 279]
[4 7] [68 35]=[4x19+7x68 4x52+7x35] [76+476 208+245] [552 453]
Onde
pode ser aplicado tratamento e a melhoria das imagens?
Medicina, Controle de Qualidade, Biologia,
Sistemas de Monitoração e Controle (segurança), Geologia, Sensoriamento Remoto
(imagens de satélites), Meteorologia, etc.
Do que
são compostas as imagens digitais? (explique)
Composta por um conjunto de pontos (matriz de
pontos), denominados "Pixels" (Picture Elements) ou "Dots".
Onde os pixels formam uma matriz de pontos
que são dispostos na tela do computador que é denominada de "Bit-Map"
ou "Mapa de Bits".
Já o Mapa de bits é cada elemento da matriz
que possui uma informação referente à cor associada aquele ponto específico.
Como se
dá a percepção de cores do olho humano?
Através de uma combinação linear, onde cada
cor é expressa como soma ponderada das cores básicas, que são três Red, Green e
Blue.
Qual é
o sistema de cores utilizado pelos computadores (monitores)?
Usualmente o sistema RGB (Red-Green-Blue) que
é sistema aditivo, onde controla a intensidade da geração das três cores
básicas- primárias aditivas.
Quais
são as cores fundamentais do sistema subtrativo e como elas se comportam quando
misturadas?
Cores fundamentais são Ciano, Margenta e
Amarelo (CMY). E quando misturadas formam-se novas cores.
Cite
dispositivos gráficos de entrada e de saída.
Entrada:
Mesa
Digitalizadora, Tablet, Joysticks, Luvas, Scanners Tridimensionais, Roupa de
RV, entre outros.
Saída: Plotters, Cave,
Display de retina, entre outros.
Resumo de todo conteúdo!
Qual a definição para
Computação Gráfica?
Um
conjunto de ferramentas e técnicas para converter dados para ou de um
dispositivo gráfico através do computador.
O que podemos fazer
com a imagem na computação gráfica?
A
imagem pode ser transformada, adquirida ou gerada.
O que é Síntese de
Imagens?
Criação
de imagens a partir de representações geométricas ou matriciais, ou também
chamada de Visualização Científica
(Dados são usados para gerar a imagem).
O que Processamento
de Imagens?
Processamento
da imagens para obter transformações, tal como o realce ou a modificação.
Figura
inicial > processamento > resultado
O que é Análise de
Imagens?
Processa
uma imagem e a partir desta obter informações analíticas como números, modelos
matemáticos e afins (Dados são originados de informações adquiridas da imagem).
Como é feito a
análise e síntese da imagem?
Síntese:
dados para analisar > processamento > figura
Análise:
dados para analisar < processamento < figura
Qual o primeiro
sistema de CG?
SAGE
(Semi-Automatic Ground Environment) foi o primeiro com conversão de imagens
capturadas por um radar em imagem.
Quais as subáreas da
CG?
Modelagem
de Dados; Visualização (computação gráfica, síntese de imagem); Visão (análise
de imagem); Processamento de imagens.
O que é Percepção
Tridimensional?
Entender
a forma como compreendemos a profundidade em imagens bidimensionais.
Quais os estímulos
visuais?
Informações
Monoculares;
Informações
Óculo-Motoras;
Informações
Estereoscópicas.
O que é Informações
Monoculares?
São
Informações obtidas através da imagem formada na retina a partir de um único
dispositivo ocular;
Quais as Informações
Monoculares?
Perspectiva;
Oclusão; Conhecimento prévio do objeto; Densidade das Texturas; Variação da
Reflexão da Luz; Sombras;
O que é Perspectiva?
Resultado
da aparente diminuição do tamanho dos objetos quando o observador se distancia
do mesmo.
O que é Oclusão?
Responsável
pela posição relativa dos objetos, chamado também de interposição. Noção de
profundidade na obstrução de objetos.
O que é Conhecimento
prévio do objeto?
Imagens
conhecidas pelo observador no mundo real, onde o mesmo traz referências de
profundidade.
O que são Informações
Óculo-Motoras?
São
Informações fornecidas pelo movimento dos olhos através dos músculos do globo
ocular.
Quais as Informações
Óculo-Motoras?
Acomodação: alteração do foco dos
objetos projetados na retina através da mudança do formato do cristalino
(observar um objeto muito próximo ou muito distante).
Convergência: grau de rotação dos
olhos ao longo do eixo de visão para focar um objeto. Por exemplo, a observação
do próprio nariz.
Quais as Informações
Estereoscópicas?
Visão
de uma imagem diferente por cada olho, chamado de disparidade ocular. O cérebro
pode processar as duas imagens e obter a noção de tamanho e profundidade. Este
é o princípio de percepção tridimensional.
O que é Representação
Vetorial?
É
a representação através de vetores, os quais são segmentos de reta orientados,
partindo da origem do sistema de coordenadas a um ponto determinado, tendo
direção, sentido e comprimento.
O que é Representação
Matricial?
É
a representação da imagem através de matrizes, onde cada célula representa um
pixel (picture element) de um sistema de cores.
O que são Sistemas
Gráficos?
É
Conjunto de dispositivos que possibilitam a entrada e saída de informações
gráficas. Que são classificados em Dispositivos gráficos de entrada/saída.
VISÃO COMPUTACIONAL
Qual a sequência
tradicional para sistemas de Visão Computacional?
(Aquisição
/ Digitalização) >pixels> (Restauração / realce) >pixels>
(Segmentação) >grupo de pixels> (Extração de Atributos / Características)
>dados> (Classificação / Reconhecimento) >grupo de dados> (Decisão)
Descreva as seguintes
etapas de um sistema de Visão Computacional:
Aquisição da Imagem.
A
luz incide sobro o objeto, que por sua vez absorve, transmite e reflete parte
dessa luz, que é captada por um dispositivo de imagem, onde o mais utilizado é
a câmera CCD, que possui uma matriz de células semicondutoras fotossensíveis,
que armazenam a carga elétrica emitida pela luz. Nessa aquisição da imagem
podem ser influenciado por diversos fatores, tais como, objeto em movimento,
superfície do objeto, iluminação, tamanho e a distância do objeto ao
dispositivo de captação da imagem.
Restauração e Realce
A
restauração visa corrigir as distorções sofridas pela imagem, geradas
normalmente pela limitação dos sistemas de aquisição de imagem e o realce, visa
enfatizar alguma característica de interesse na imagem.
Segmentação
Tem
por objetivo isolar áreas da imagem para uma posterior extração, aquisição de
atributos e cálculos de parâmetros. Por meio da Separação por tom de corte
(fundo e objeto).
Extração de
atributos/características
É
um processo que consiste em garimpar informações de uma imagem e como sabemos,
uma imagem é formada por modelos matemáticos como matrizes e estas contêm
características que podem ser matematicamente identificadas. Onde os Atributos
mais comuns são: número total de objetos, dimensões, geometria, propriedades
luminosas, texturas.
Classificação e
reconhecimento
É
o ato de distinguir os objetos na imagem agrupando em parâmetros de acordo com
sua semelhança para cada região de pixels encontrada. Onde compara as suas
características com as dos objetos das classes previamente estabelecidas /
classes padrão.
Decisão
Tem
por objetivo tomar decisões a partir da extração de informações do mundo real
(análise das imagens), ou seja, a mineração de dados para a localização de
padrões. Com isso a tomada de decisão pode ser feita a partir de inferências
simples a respeito de parâmetros extraídos dos objetos ou de algoritmos mais
complexos de Inteligência Computacional.
Quais as etapas do
Processo de extração do conhecimento?
Banco
de Dados > Pré-processamento > Extração de características > identificação
> Interpretação e avaliação > conhecimento.
A IMAGEM
REPRESENTAÇÃO DIGITAL
DE IMAGENS
Tratamento e análise
de imagens.
Processamento de
Imagens
É
a manipulação e exibição de imagens pronta, que envolve processos de tratamento
da imagem e processos que permitam a interface entre dispositivos de entrada e
saída gráfica e o arquivo de imagem.
Não
possui como fim a geração de uma imagem a partir de dados, mas a manipulação de
uma imagem previamente gerada e até possivelmente a extração de informações a
partir desta imagem.
Quais as aplicações?
Tratamento e melhoria
de imagens.
Medicina,
Controle de Qualidade, Biologia, Sistemas de Monitoração e Controle
(segurança), Geologia, Sensoriamento Remoto (imagens de satélites),
Meteorologia, etc.
Reconhecimento e
classificação de objetos presentes em uma imagem
Sistemas
de segurança (impressões digitais), interpretação automática de textos, visão
artificial, robótica, exploração automatizada (sistemas anti-bombas, exploração
submarina, mísseis teleguiados), etc.
Como é formada a Imagem?
Composta
por um conjunto de pontos (matriz de pontos), denominados "Pixels"
(Picture Elements) ou "Dots".
O que são Pixels?
São
dispostos na tela do computador formando uma matriz de pontos que é denominada
de "Bit-Map" ou "Mapa de Bits".
Mapa de bits.
Reticulado
- cada elemento da matriz possui uma informação referente à cor associada
aquele ponto específico.
Resolução da imagem.
Número
de elementos que a imagem possui na horizontal e na vertical.
O que é resolução
espacial da visão?
Medem
quantos pontos (pixels) diferentes o olho pode distinguir em uma imagem.
Qual o Campo visual
humano?
Matriz
de 3.000 x 3.000 pixels.
Qual a resolução de
uma Televisão comum?
512
x 480 pixels.
Qual a resolução da Televisão
de alta definição (HDTV)
2.000
x 1.100 pixels
Resolução de Computadores
PC
Resolução
determinada pelo modo gráfico escolhido – dentro do limite estabelecido,
valores comuns: 640 x 480, 800 x 600 e 1024 x 768.
Qual a Razão de
aspecto do monitor?
4/3
– computadores e televisão comum e 2 (aproximadamente) para cinema e HDTV.
Qual a quantidade de
bits requerida por um pixel?
Depende
principalmente da representação adotada para as cores.
Qual o espectro
visível do olho humano?
400nm
(violeta) a 700nm (vermelho).
Quais os picos de
maior sensibilidade do olho humano?
Aproximadamente
ao verde (principal), ao vermelho (um pouco menor) e ao azul (bem menor).
Como são percebidas
as cores pelo ser humano?
Através
de uma combinação linear, onde cada cor é expressa como soma ponderada das
cores básicas, que são três Red, Green e Blue.
Qual o sistema de
cores utilizado nos computadores?
Usualmente
o sistema RGB (Red-Green-Blue) que é sistema aditivo, onde controla a
intensidade da geração das três cores básicas- primárias aditivas.
Como é definida a cor
no computador?
Especifica-se
a intensidade (valor associado) aos emissores R, G e B.
O que é um sistema
aditivo?
São
fontes emissoras de luz.
O que são sistema
subtrativo?
São
utilizados nas tintas, os pigmentos absorvem determinadas cores e refletem
outras.
Quais as cores
fundamentais do sistema subtrativo?
(CMY - Cyan, Magenta
e Yellow)
O Sistema subtrativo.
É
complementar ao RGB (inverso); É usada a variante CMYK
(cyan-magenta-yellow-black) devido à dificuldade de obter pigmentos com alta
pureza de cor.
Qual a utilização do
sistema subtrativo?
Impressão,
fotografia.
Existem apenas os
sistemas RGB e CMY como formas de representação de cores?
Existem
outros sistemas que procuram se adaptar melhor a uma determinada aplicação ou
função. Tais como: YIQ; HSI; HSV; HLS.
O que é matiz?
É
a medida do comprimento de onda dominante (mede a frequência dominante da
vibração luminosa), ou seja, mede a qualidade que distingue o azul do verde, do
vermelho, etc., com codificação de cerca de 4 bits.
O que é Saturação?
Medida
da pureza da cor. O Branco (mistura perfeita das cores) representa a impureza
da cor (saturação zero). Para outras cores, a saturação pode ser entendida como
a quantidade de branco presente. Tons muito saturados são “brilhantes”. Tons
pouco saturados são “pastel”. Codificação – cerca de 4 bits.
O que é Intensidade
ou luminância?
É
a medida da energia luminosa. Preto representa a ausência de energia
(intensidade nula). Parâmetro da cor ao qual o olho é mais sensível. Sistemas
“monocromáticos” trabalham com a informação de luminância. Codificação - 8
bits.
Modelo YIQ
Usado
na transmissão comercial de TV colorida. Foi projetado para tirar vantagem do
sistema da maior sensibilidade da visão humana a mudanças na luminância do que
nas mudanças de matiz e saturação. Representação de Y - Banda mais larga. Representação
de I e Q – banda mais estreita. Luminância e informação de cores desacopladas.
O Modelo HSI.
Componente
de intensidade (I) desacoplado da informação de cor. Os componentes de matiz e
saturação são intimamente relacionados à percepção humana de cores. Ideal para
desenvolvimento de algoritmos baseados em propriedades do sistema visual
humano.
O Modelo HLS.
Usado
para especificação de cor por usuários humanos. A intensidade ou luminância -
medida da energia luminosa. O matiz - medida do comprimento de onda dominante.
A saturação - medida da pureza da cor. O preto representa a ausência de energia
(baixa luminância). O branco representa a impureza da cor (baixa saturação).
O que a Gama do
sistema?
É
o conjunto de cores que pode ser produzido a partir de determinadas primárias.
REPRESENTAÇÃO
VETORIAL E MATRICIAL
Onde é empregada a
Representação Vetorial da Imagem?
Em
computação gráfica, para a definição e modelagem dos objetos sintéticos que
serão representados pela imagem.
O que são primitivas
vetoriais?
São
os elementos básicos para a representação vetorial que são os pontos, as
linhas, as curvas, etc. As primitivas vetoriais são associadas a um conjunto de
atributos que define sua aparência e a um conjunto de dados que define sua
geometria (pontos de controle).
Quais as vantagens
das imagens vetoriais?
Facilidade
de armazenamento dos elementos geométricos; Facilidade de manipulação (escala,
rotação, etc.); Alteração simples.
Qual a desvantagem
das imagens vetoriais?
Requer
dispositivos de saída específicos para ter bons resultados;
Representação
Matricial de Imagem.
É
típica das imagens digitalizadas capturadas por scanners ou utilizadas nos
vídeos.
Como é feita a Representação
Matricial de Imagem?
A
imagem é descrita por um conjunto de células em um arranjo espacial
bidimensional, uma matriz, onde cada célula representa os pixels da imagem. As
imagens matriciais são também conhecidas como bitmaps.
Quais as vantagens
das imagens matriciais?
Fácil
tradução para dispositivos baseados em pontos (monitores, impressoras, etc.); Fácil
armazenamento e leitura; Valores dos pixels podem ser alterados individualmente
ou em grupo;
Quais as desvantagens
das imagens matriciais?
Imagens
podem ser muito grandes; Dificuldade em realizar operações de escala.
O que é Rasterização?
Conversão
de um arquivo vetorial para o formato matricial.
O que é Vetorização?
Conversão
de um arquivo matricial para o formato vetorial.
Como interagimos com o
sistema?
Através
dos dispositivos gráficos interagimos com o sistema na busca de uma extensão
dos limites do nosso corpo e uma melhor comunicação com a máquina.
Os dispositivos podem
ser.
Dispositivos gráficos
de entrada:
Mesa Digitalizadora, Tablet, Joysticks, Luvas, Scanners Tridimensionais, Roupa
de RV, entre outros.
Dispositivos gráficos
de saída:
Plotters, Cave, Display de retina, entre outros.
TRANSFORMAÇÕES
GEOMÉTRICAS
Adição:
[1
1 1] + [2 0 3] = [3 1 4]
Subtração:
[1
1 1] – [2 0 3] = [-1 1 -2]
Multiplicação:
[1
2] [7 6] = [1x7+2x5 1x6+2x0] = [17 6]
[3
4] [5 0] [3x7+4x5 3x6+4x0] [41 18]
