SEGMENTACION DE IMAGENES Y UMBRALIZACION MEDIANTE HISTOGRAMAS

La segmentación de imagenes es un procedimiento mediante el cual se logra separar un objeto en un imagene digitalizada de aquello que le rodea, este procedimiento es muy utilizado en VISION ARTIFICIAL para resolverla identificacion de los elementos de una imagen.
La segmentación de la imagen se puede realiar mediante dos tecnicas:

- UMBRALIZACIÓN BASADA EN HISTOGRAMAS y
- UMBRALIZACION POR DETERMINACION DE CONTORNOS

Recordemos el concepto de umbralización: tecnica mediante la cual se le asigna a un pixel un valor especifico siempre y cuando cumpla una condicion dentro de un rango de valores.

Para describir la umbralización basada en Histogramas se debe mencionar que no existe un solo umbral, de acuerdo al histograma sino que va a depender del objeto que se desee detectar, el usuario establecera el rango que desee detectar, sin embargo el mas utilizado es aque en el cual se presenta la mayor frecuencia de valores en el histograma tomando este valor como base.

A partir del valor mas alto en adelante, se asignara un numero especifico para cada pixel

Para el ejemplo de la imagen la condicion quedaría asi:

1 si > = 180

0 si<>

Esta condicion permitira transformar una imagen a tipo binaria, se toma 180 debido a que es el valor con mayor frecuencia en el histograma.

La condicion de umbralkizacion estar definida por el usuario, ademas puede establecer varias condicones para umbralizacion por bloques o clusters.

RESULTADO DE IMAGEN CON UMBRALIZACION

MEDIANTE HISTOGRAMAS

HISTOGRAMAS DE UNA IMAGEN

El Histograma de una imagen rasterizada es una representacion gráfica de la frecuencia de probabilidad de repetición que se pueden dar en cada una de las tonalidades de los colores, si bien esta tecnica es muy utilizada en las imagenes en escalas de grises, tambien se utiliza en las imagenes a color, solo que en este ultimo caso no se hablará de un solo tipo de histograma, sino uno por cada color de acuerdo al sistema que se elija (ejemplo RGB), para el sistema RGB, se mostrará un histograma del rojo, un histograma del verde y uno del azul, la mayor frecuencia de las tonalidades indicaran las caracteristicas de imagen que tenemos, de esta forma si la mayor frecuencia tiende hacia el extremo superios en un escala de grises, la imagen sera mas oscura, mientras que para el inicio. la imagen sera mas luminosa.

UMBRALIZACION DE IMAGENES

La umbralizacion en el tratamiento de imagenes consiste en un procedimiento, que mediante algoritmos matemáticos logramos separar una imagen o parte de ella de su entorno, esto se logra comparando el valor de cada pixel de la imagen rasterizada con un valor definido por el usuario (umbral).

Una imagen rasterizada consiste en una imagen que ha sido transformada en una matriza de puntos (pixel), y que cada uno de ellos tiene un valor que lo define en color e intensidad.

IMAGEN RASTERIZADA

Para tratar una imagen mediante la umbralizacion, cada pixel debe pertenecer a un segmento o grupo de valores para que sea seleccionado, ejemplo, si tenemos el valor de un pixel de 0 a 50 el valor correspondiente será 0 si el valor del segmento varia de 51 a 100 el valor del pixel correspondiente sera 1.

La pertenecia del valor de un pixel a un nivel de gris es util para definir la luminosidad del pixel estudiado, y sirve para separarlo del entorno, esta tecnica es utilizada en los programas OCR o lectores ópticos de caracteres cuando se escanea un documento, especialmente si se trata de un documento antiguao, con paginas amarillentas, arrugadas o manchadas, lo que le permitirá extraer las letras de su entorno mas claro.

Otra aplicacion interesante se encuentra en la medicina cuando se debe segmentar las imagenes en una imagen tomografica, para ello primero se debe rasterizar y posteriormente usar la umbralizacion mediante tecnicas acentuacion de tonos medios, lo que permitira observar imagenes mas nitidas que las de su entorno.

FILTRO DE LA MEDIA

El filtro de la mediana consiste en la suma de los valores asignados a cada uno de los pixels de una imagen digitalizada(valores que van de 0 a 255 en el sistema RGB), dicho valor de la suma se divide para el numero de valores es decir se obtiene un promedio, y el valor resultante se asigna a un pixel específico determinado en el algoritmo de la matriz deseada, recordemos la facilidad que permite mathlab de realizar dicho algoritmo, al transformar una imagen en una matriz de valores.
La facilidad que permite mathlab en el uso de sus herramientas consistye en que se puede realizar este proceso en un area especifica de la imagen seleccionado evitando recorrer por toda la matriz, especialmente si se trata de imagenes muy grandes, y asi optimizamos recursos del ordenador.

HE AQUI UN TEST INTERESANTE Y EXPLICATIVO SOBRE EL FILTRO DE LA MEDIA Y LA MEDIANA, EL DOCUMENTO LO PUEDE UBICAR EN EL SIGUIENTE LINK

http://docs.google.com/gview?a=v&q=cache%3A8J72E-AcxwEJ%3Aalojamientos.us.es%2Fgtocoma%2Fpid%2Fs1pid0607.pdf+filtro+media+de+imagenes&hl=es&gl=ec&sig=AFQjCNE-u3h5CkLkFepLtf9p5Ye26ALkXA&pli=1

FILTRO MEDIANA

Para realizar un filtro de mediana en una imagen digitalizada, debemos realizar un algoritmo que permita obtener los valores de la imagen digitalizada (de 0 a 255 en el sistema RGB) y se sigue los siguientes pasos:

-Se ordenan de menor a mayor
- Se toma el valor central
- se asigna el valor "central" de esta escala al pixel que no concuerda con los valores circundantes.
Las caracteristicas de este metodo consisten en:

Degrada la imagen en menor cuantía que otros filtros
Es idempotente . Al mencionar como idempotente se refiere a que el valor asignado no es un valor tomado al azar por el usuario o asignado a conveniencia por el editor de imagenes, por tanto mantiene una relacion matematica con los valores de los pixels circundantes
Es no lineal.

Quiza una de las desventajas es el diseño del algoritmo, un tanto mas complejo, que se debe elaborar al tener que ordenar los valores y finalmente encontrar el valor central

FORMATO DE IMAGENES

Tipos de Imágenes: Vectoriales
Las imágenes digitales pueden ser mapa de bits o vectoriales. Las imágenes vectoriales son gráficos formados a base de curvas y líneas a través de elementos geométricos definidos como vectores. La gran ventaja de las imágenes vectoriales es que no sufren pérdida de resolución al producirse una ampliación de los mismos. Se utiliza mucho para trabajos de rotulación, rótulos, iconos, dibujos, logotipos de empresa etc. Esta clase de imagen tiene poco peso como archivo informático, medido en Kilobytes.


Mapa de bits
Los archivos de las imágenes se guardan normalmente en forma de mapa de bits o mosaico de píxeles. Cada píxel guarda la información de color de la parte de imagen que ocupa.Este tipo de imágenes son las que crean los escáneres y las cámaras digitales. Esta clase de archivos ocupan mucha más memoria que las imágenes vectoriales. El principal inconveniente que presentan esta clase de archivos es el de la ampliación, cuando un archivo se amplia mucho, se distorsiona la imagen mostrándose el mosaico "los píxeles" y una degradación en los colores llegando al efecto pixelación (definido en el apartado de imagen digital), debido a la deformación de la fotografía.

Formato de archivo Tiff
TIFF, viene de Tagged Image File Format, es un formato que lo desarrollo Aldus, una Compañía propiedad actualmente de Adobe.Es un tipo de archivo estándar para guardar imágenes de alta calidad, ya que es compatible con los sistemas operativos Windows, Linux, Mac, etc. Se encuentra reconocido por muchos programas de retoque y edición gráfica, tales como Paint Shop Pro, Adobe, Quark, Corel etc. No obstante si tenemos alguna duda sobre como enviar un archivo para su impresión o edición, optaremos por el formato universal TIFF, para que se pueda abrir y editar sin problemas.Al almacenar un archivo en formato TIFF, este lo guarda con 48 bits de color incluyendo capas y canales alfa.

Formato Raw
El formato RAW, sólo se encuentra disponible en cámaras digitales sofisticadas, indicadas para fotógrafos profesionales. Este formato ofrece la máxima calidad ya que contiene los píxeles en bruto tal y como se han adquirido.Normalmente el funcionamiento del los otros formatos que utilizan las cámaras digitales (Tiff y JPEG) participa el sensor para transmitir la señal eléctrica y convertir los datos de analógicos a digitales, pero en cambio los píxeles que capta el procesador de la cámara en el caso del RAW, los píxeles no se procesan ni transforman, se mantiene brutos tal cual. A este proceso se le llama también negativo digital.

Eps Encapsulated Postscript
Este archivo lo ha desarrollado la compañía Adobe y se pueden guardar en este formato, tanto mapa de bits como imágenes vectoriales. Es muy utilizado en la impresión profesional y en otras aplicaciones llegando hasta la impresora de tipo Postcript.EPS es adecuado para realizar intercambio de archivos entre programas de maquetación, tales como page Maker o quarkxpress incluyendo los de dibujo vectorial (Freehand o corel). Es junto con el formato TIFF, uno de los estándares en el mundillo de la autoedición.

Psd, formato de archivo de photoshop
El PSD es un formato nativo de photoshop y permite guardar todas las presentaciones, retoques, nuevas creaciones realizadas con este programa.Guarda los archivos con 48 bits de color y permite almacenar todas las capas, canales etc. que exista en el archivo de imagen.PSD casi no tiene compatibilidad con otros programas, por lo que se recomienda tener dos archivos: uno en el propio formato nativo (.PSD), y otro en algún formato compatible con otros programas, como JPGE o TIFF.

PDF, portable document format.
Este formato lo creó Adobe para poder intercambiar archivos entre diferentes sistemas operativos. Por ejemplo: un archivo o documento creado con algún programa de Windows, puede verse en la plataforma Linux o Mac, con sólo tener el visualizador de PDF, (Acrobat Reader,) disponible gratuitamente en Adobe y muchos otros sitios.Este formato guarda con toda precisión el diseño del archivo incluyendo sus fuentes, imágenes y demás gráficos.

JPEG y la fotografía digital
Es uno de los formatos más conocidos para la compresión de fotografías digitales. Es uno de los pocos formatos que se soporta en Internet (Web)Todas las cámaras digitales y escáneres almacenan las imágenes en formato JPEG, no obstante y dado que la compresión de este formato afecta a la calidad de imagen, se puede escoger diferentes niveles de compresión:A más baja compresión mayor calidad.A más alta compresión menor calidad.Cuando se opta por una compresión alta, es para crear archivos que ocupen poco espacio para la Web o enviarlas por correo electrónico. JPEG es el único formato de archivo, que puede llegar a comprimir una imagen hasta sólo un 10% de su tamaño original, sin que el ojo humano pueda percibir diferencias, antes y después del proceso de compresión.JPEG soporta 24 bits.

Formato de archivo GIF .
GIF, es un formato de archivo bastante antiguo. Lo desarrolló Compuserve para su propia red comercial. Este tipo de archivo se creó con la finalidad de obtener archivos de tamaño muy pequeños. GIF es muy indicado para guardar imágenes no fotográficas tales como: logotipos, imágenes de colores planos, dibujos, etc.El formato GIF guarda imágenes de 8 bits, no 8 bits por cada color RGB, sino que indexa solo 256 colores cómo máximo.Para guardar una imagen en formato GIF utilizaremos la opción Guardar para la Web. Una gran ventaja de este formato, es que podemos realizar transparencias en la paleta de colores, haciendo que ese color quede invisible. Este formato permite crear animaciones a través de fotogramas secuenciales.

Formato PNG
Considerado un formato para sustituir al famoso .GIF, debido a que el PNG utiliza sistemas de compresión estándares gratuitos, como el método ZIP, y permite al mismo tiempo mayor profundidad de color en las imágenes, llegando hasta los 24 bits de profundidad de color, mientras que el formato GIF solo recoge 8 Bits.Su utilizamos PNG, para comprimir imágenes de 24 bits podremos realizar una interesante compresión sin pérdida alguna de calidad.

TIPOS DE IMAGENES

A la hora de representar el contenido de una imagen existen básicamente dos métodos que a su vez nos
sirve para dividir las imágenes en dos grandes grupos:

Mapa de bits: el contenido se representa mediante pequeños puntos rectangulares denominados
píxeles. Se debe tener en cuenta que un píxel es la unidad mínima a partir de la cual se forma cualquier
imagen. Para la representación de un píxel se puede utilizar 1 bit, 2 bits, 4 bits... de información. Este
valor determinará el número de colores que puede representar dicho píxel.

Gráficos vectoriales: cada uno de los elementos que componen la imagen son tratados como objetos y
sus propiedades se definen mediante fórmulas matemáticas.
Photoshop es una aplicación especializada en el tratamiento de imágenes en mapa de bits.

IMAGENES DIGITALES

La imagen digital es cualquier imagen, fija o en movimiento, que se capture en un medio electrónico y que se represente como un archivo de información leído como una serie de pulsos eléctricos.

Toda información representada por una serie de pulsos eléctricos basados en un sistema binario (ceros y unos), se denomina señal digital. Esta información es interpretada correctamente por una computadora. El manejo ideal de la información, música, imágenes (video y fijas) y voz tiende a ser digital, ya que éstas pueden ser manipuladas, preservadas y generadas de nuevo sin errores o mayores velocidades.

Por increíble que les parezca, la imagen digital no es algo nuevo. Las tecnologías se mejoran y, por lo tanto, se utilizan en otras áreas menos sofisticadas, que darán poco a poco escalas de producción hasta que puedan ser usadas por los consumidores.

De hecho, la imagen digital ha sido usada en el pasado por las industrias Militar, Artes Gráficas, Hospitales y Sector Salud, Policía, Seguridad y otras. Es hasta ahora que la tecnología para capturar imágenes digitales fijas está disponible a un precio y escala de producción tal, que es accesible al consumidor.

IMAGENES

Una imagen (del latin imago. Singular "imagen"; plural "imágenes") es una representación visual de un objeto mediante técnicas diferentes de diseño, pintura, fotografia, video entre otras.

En Informática:

• una imagen puede ser un archivo codificado que, al abrirlo, muestra una representación visual de algo.
• también puede ser un archivo en el cual está toda la información de una unidad (Discos duros, cds ...). Este archivo se puede usar como "molde" para configurar nuevos ordenadores ordenadores sin tener que realizar todos los procesos de instalación de un sistema nuevo, y a la vez sirve como copia de seguridad de los datos de ese ordenador antes de realizar alguna operación sobre él. Para esta acepción, consúlteseimagen de disco.(1)
  

(1) Tomado de wikipedia

El segundo concepto no interesa para el actual blogger ya que hablaremos estrictamente de las imagenes como la representacion grafica de un objeto.

Una imagen se define por tres hechos que conforman su naturaleza:

a) una selección de la realidad sensorial;
b) un conjunto de elementos y estructuras de representación
específicamente icónicas; y
c) una sintaxis visual.