PROCESAMIENTO
DE IMÁGENES
El procesamiento de imágenes
tiene como objetivo mejorar el aspecto de las imágenes y hacer más evidentes en
ellas ciertos detalles que se desean hacer notar. La imagen puede haber sido
generada de muchas maneras, por ejemplo, fotográficamente, o electrónicamente,
por medio de monitores de televisión. El procesamiento de las imágenes se puede
en general hacer por medio de métodos ópticos, o bien por medio de métodos
digitales, en una computadora. En la siguiente sección describiremos muy
brevemente estos dos métodos, pero antes se hará una síntesis brevísima de los
principios matemáticos implícitos en ambos métodos, donde el teorema de Fourier
es el eje central.
El matemático
Jean-Baptiste-Joseph Fourier (1768-1830) nació en Auxerre, alrededor de 160 km
al sureste de París. Perdió a sus padres a la temprana edad de ocho años,
quedando al cuidado del obispo de Auxerre, gracias a la recomendación de una
vecina. Desde muy pequeño mostró una inteligencia y vivacidad poco comunes.
Siguió una carrera religiosa en una abadía, al mismo tiempo que estudiaba
matemáticas, para más tarde dedicarse a impartir clases. Sus clases eran muy
amenas, pues constantemente mostraba una gran erudición y conocimientos sobre
los temas más variados.
Fourier estaba muy
interesado en la teoría del calor, y además tenía una gran obsesión práctica
por él. Se dice que mantenía su habitación tan caliente que era muy incómoda
para quienes lo visitaban, y que aparte de eso, siempre llevaba puesto un
grueso abrigo. Algunos historiadores atribuyen esta excentricidad a los tres
años que pasó en Egipto con el ejército de Napoleón Bonaparte.
La teoría de Fourier se
consideró tan importante desde de sus inicios, que lord Kelvin dijo de ella:
"El teorema de Fourier no solamente es uno de los resultados más hermosos
del análisis moderno, sino que además se puede decir que proporciona una
herramienta indispensable en el tratamiento de casi todos los enigmas de la
física moderna."
El teorema de Fourier afirma
que una gráfica o función, cualquiera que sea su forma, se puede representar
con alta precisión dentro de un intervalo dado, mediante la suma de una gran
cantidad de funciones senoidales, con diferentes frecuencias. Dicho de otro
modo, cualquier función, sea o no sea periódica, se puede representar por una
superposición de funciones periódicas con diferentes frecuencias. El teorema
nos dice de qué manera se puede hacer esta representación.
La variación de la
irradiancia o brillantez de una imagen, medida a lo largo de una dirección
cualquiera es entonces una función que se puede representar mediante el teorema
de Fourier, con una suma de distribuciones senoidales de varias frecuencias.
Sin entrar en detalles técnicos innecesarios, simplemente afirmaremos aquí que
atenuar o reforzar individualmente algunas de estas componentes senoidales puede
tener un efecto dramático en la calidad de una imagen, mejorándola o
empeorándola, según el caso. Este es el fundamento del procesamiento de
imágenes, tanto por medios ópticos como digitales.
INTERFAZ
GRAFICA DE USUARIO
En los sistemas
informáticos, la relación humano-computadora se realiza por medio de la
interfaz, que se podría definir como mediador. Cuando existen dos sistemas
cualesquiera que se deben comunicar entre ellos la interfaz será el mecanismo,
el entorno o la herramienta que hará posible dicha comunicación.
Podríamos definir
básicamente dos tipos de interfaces:
·
La interfaz física: un ratón y un teclado que
sirven para introducir y manipular datos en nuestro ordenador.
·
La interfaz virtual o interfaz gráfica (GUI)
que permite, mediante iconos (cursor + objetos gráficos metafóricos),
interactuar con los elementos gráficos convirtiendo al ser humano en usuario de
la aplicación.
Estas dos mediaciones son
relaciones del tipo entrada de datos (input). Al igual que tenemos una entrada,
necesitamos algo que facilite la salida de datos (output), para esto tenemos,
por ejemplo, la pantalla de la computadora, donde se visualizan estas
interfaces gráficas, o la impresora, donde se imprimen los datos.
En definitiva GUI es una
interfaz de usuario en la que una persona interactúa con la información digital
a través de un entorno gráfico de simulación. Este sistema de interactuación
con los datos se denomina WYSIWYG (What you see is what you get, ‘lo que ves es
lo que obtienes’), y en él, los objetos, iconos (representación visual) de la
interfaz gráfica, se comportan como metáforas de la acción y las tareas que el
usuario debe realizar (tirar documento = papelera). Estas relaciones también se
denominan interfaces objetos-acción (object-action-interface, OAI).
Para diseñar una interfaz es
necesario pasar por cuatro etapas:
Análisis de requerimientos
del producto, análisis de las tareas. Conocimiento del usuario. Generación de
posibles metáforas y análisis del tipo de diálogo. Revisión.
Generación de prototipos virtuales
(layouts) o físicos para investigar desde lo general hasta el detalle.
Desarrollo de la aplicación, del sitio o del sistema.
Planificación (desarrollo
del plan, definición de las medidas, selección de participantes, formación de
observadores, preparación de los materiales). Test (prueba piloto, test con
usuarios).
Conclusión (análisis de los
datos, elaboración del informe, resultados y recomendaciones). Comparación con
estándares (internos y/o externos), versiones anteriores del mismo producto y
productos competidores. Verificación de las diferencias. Generación de nuevas
metas.
Con todas estas fases
cubiertas conseguiremos ajustar las necesidades y acercarnos más a la meta
deseada de transparencia y flexibilidad de uso de una interfaz gráfica de usuario.
FORMATOS
GRAFICOS DE ALMACENAMIENTO
Un formato de archivo
gráfico es el modelo que se usa para almacenar la información de una imagen en
un archivo. Para usar una imagen en un programa de aplicación, éste debe
reconocer la estructura del archivo donde se encuentra almacenada la imagen, es
decir, la aplicación debe soportar el formato del archivo.
Los formatos gráficos de
archivos son la forma en que la información de una imagen se guarda en un
archivo. Cada formato utiliza técnicas de codificación especial, métodos de
compresión y otras técnicas para buscar el equilibro entre la calidad y la
compatibilidad entre las plataformas. El almacenamiento de los datos que
componen una imagen digital en un archivo binario puede realizarse utilizando
diferentes formatos gráficos, cada uno de los cuales ofrece diferentes
posibilidades con respecto a la resolución de la imagen, la gama de colores, la
compatibilidad, la rapidez de carga, etc. En general, todos los ficheros
gráficos comienzan con una cabecera que indica las características de la
imagen, después se encuentran los datos de la imagen los cuales suelen estar
comprimidos. Estas características pueden ser el tipo, tamaño, resolución, modo
de color, profundidad de color, número de colores existentes en paleta.
·
(.bmp): (Windows Bitmap) Comúnmente usado por
los programas de Microsoft Windows y por el sistema operativo propiamente
dicho.
·
(.wmf): (Windows Metafile) Formato del tipo
vectorial, estándar en Windows.
·
(.psd): (Photoshop Document) Formato nativo de
Adobe Photoshop, Permite el almacenamiento de múltiples capas, cada una de las
cuales puede contener una imagen del tipo bitmap o vectorial.
·
(.xpm): (X-Pixmap) Es un formato gráfico, en
ASCII y formato en C (parece un archivo en C)
(.jpeg): (Joint Photographic Experts Group)
Formato creado por el comité del mismo nombre que permite la compresión de
imágenes fotográficas a una gran profundidad de colores (millones de ellos).
·
(.cdr): (CorelDRAW)Formato vectorial para
aplicaciones CorelDRAW.
·
(.pdf): (Portable Document Format) En esencia
no es un formato gráfico propiamente dicho, sino un formato de almacenamiento
de documentos, que permite almacenar texto con formato, imágenes de diferentes
tipos, etc. Es una versión simplificada de PostScript; permite contener
múltiples páginas y enlaces.
·
(.gif): (Graphics Interchange Format) Es
un formato gráfico utilizado ampliamente en la World Wide Web, tanto para
imágenes como para animaciones. Tiene un formato de 8 bits (256 colores
máximo), con soporte de animación por cuadros
HARDWARE
Y SOFTWARE DISPONIBLES PARA LA GRAFICACION
Hardware
Un sistema
gráfico tradicional consta de cuatro componentes: procesador, unidad de
procesamiento gráfico, dispositivos de entrada y dispositivos de salida. El
procesador desempeña un papel central en cualquier sistema gráfico y cada uno
de los demás componentes debe comunicarse en algún momento con otro, o con el
procesador mediante un canal de datos.
Generalmente el dispositivo principal de salida de un
sistema gráfico es un monitor de video. El tipo más común es un CRT y
actualmente se incrementa el uso de los LCD.
La cantidad de memoria de video requerida para
almacenar una pantalla se determina multiplicando el número de pixeles
horizontales, el número de pixeles verticales y el número de bytes usados para
codificar un pixel. Memoria de video = Res. H x Res. V x Núm. de bytes por
pixel
Cada pixel se codifica mediante un conjunto de bits de
longitud determinada (la llamada profundidad de color), por ejemplo, puede
codificarse un pixel con un byte, u 8 bits, de manera que cada pixel admite 256
variantes (2dígitos por bit, elevados a la octava potencia). En las imágenes de
color verdadero se suelen usar tres bytes para definir un color, es decir, en
total podemos representar un total de 2 elevado a 24, o sea 16, 777,216 colores
diferentes.
El usuario de un sistema gráfico se comunica con el
programa por medio de ciertos dispositivos de entrada y obtiene los resultados
en los dispositivos de salida.
Monitor de video
Tarjeta grafica
Monitores CRT a color
Panel o pantalla de plasma
LCD
Software
Una representación gráfica consiste en un conjunto de
pixeles que se obtiene a partir de una idea de más alto nivel; como puede ser
la descripción de la gráfica en términos de líneas, arcos, colores etc. o
incluso en términos de objetos tridimensionales, puntos de vista e iluminación.
El cómo llegar de estas descripciones de alto nivel al conjunto de pixeles
final es algo de lo que las diferentes partes del sistema se deberán encargar;
por lo general el programador dispone de una serie de librerías de programación
gráfica que le permiten escribir aplicaciones sin tener que llegar a conocer en
detalle el hardware sobre el que se ejecutará su código, y sin tener que
escribir desde el principio miles de procedimientos que, además, distan de ser
triviales. Ejemplos de estas librerías podrían son OpenGL de SGI y Direct3D de
Microsoft.
·
SPP
·
AUTOCAD
·
GPP
·
GL(GRAPHICS LIBARY)
·
OPENGL
·
VRML
(VIRTUAL REALITY MODELING LANGUAGE)
·
JAVA 2D Y 3D
CONCLUSIONES
Con el procesamiento de las
imágenes se dio una nueva vista a las imágenes, de esta manera se podían hacer
notar aspectos más importantes de ellas. El procesamiento de las imágenes se
puede hacer por medio de métodos ópticos, o bien por medio de métodos
digitales, en una computadora. Para hacer esto se basó en el teorema de Fourier
que es el eje central, el teorema de Fourier afirma que una gráfica o función,
cualquiera que sea su forma, se puede representar con alta precisión dentro de
un intervalo dado, mediante la suma de una gran cantidad de funciones
senoidales, con diferentes frecuencias. Este es el fundamento del procesamiento
de imágenes, tanto por medios ópticos como digitales.
La interfaz gráfica de
usuario permite la relación de humano- computadora a través de una interfaz,
que sería como el mediador. Existen dos tipos de interfaces la interfaz física
y la interfaz virtual o gráfica, las interfaces nos sirven para interactuar a
través de un entorno grafico de simulación.
Los formatos gráficos de
archivos son la forma en que la información de una imagen se guarda en un
archivo. Cada formato utiliza técnicas de codificación especial, métodos de
compresión y otras técnicas para buscar el equilibro entre la calidad y la
compatibilidad entre las plataformas.
Existen varios hardware y
software que nos facilitan el manejo de las interfaces graficas incluyendo
todas sus características para tener como resultado una interfaz agradable.
BIBLIOGRAFIAS
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