Análise de Imagens Digitais: Princípios, Algoritmos e Aplicações
Hélio Pedrini
William Robson Schwartz
Este livro aborda, de maneira abrangente, os principais temas relacionados às áreas de processamento e análise de imagens, buscando fundamentá-los sob o ponto de vista matemático e ilustrá-los por meio de vários exemplos para auxiliar a compreensão de seus aspectos teóricos e práticos. A seleção dos tópicos visa contemplar os assuntos mais relevantes às áreas sob investigação, destacando conceitos e técnicas relacionados aos processos de aquisição, realce, segmentação, representação, compressão, classificação e registro de imagens.
Todos os capítulos contêm exercícios, uma grande quantidade de imagens para ilustrar as técnicas descritas, exemplos, algoritmos e referências bibliográficas para facilitar o entendimento dos tópicos abordados. Os algoritmos são descritos em pseudocódigo, de modo a torná-los mais legíveis para os leitores com pouca experiência em programação.
ISBN 978-85-221-0595-3
Editora Thomson Learning Edições Ltda. ©2007
11 capítulos, 4 Apêndices, 528 páginas.
O livro foi indicado como um dos 10 finalistas ao Prêmio Jabuti 2008 na categoria Ciências Exatas, Tecnologia e Informática.
Introdução:
O capítulo 1 introduz os conceitos básicos das áreas de processamento e análise de imagens, descreve as principais áreas de aplicação envolvendo o tratamento de imagens e apresenta os componentes fundamentais de um sistema de processamento e análise de imagens.
Fundamentos de Imagens Digitais:
O capítulo 2 descreve os fundamentos de imagens digitais, incluindo o processo de aquisição de imagens e sua conversão para o formato digital, bem como as principais operações lógicas e aritméticas sobre imagens e um conjunto de medidas de qualidade de imagens.
Transformadas de Imagens:
O capítulo 3 trata das transformadas de imagens, as quais desempenham um papel importante em processamento de imagens. As transformadas discretas do seno e cosseno, Fourier, Fourier-Merlin, Karhunen-Loève, Hartley e wavelets são apresentadas, destacando-se suas propriedades, algoritmos e principais aplicações.
Realce de Imagens:
O capítulo 4 apresenta um conjunto de técnicas para realce de imagens, tais como transformações de escala de níveis de cinza, equalização de histograma e realce em imagens coloridas. Filtros nos domínios de espaço e de freqüência são apresentados e analisados.
Segmentação de Imagens:
O capítulo 5 trata da segmentação de imagens, etapa fundamental no processo de análise de imagens. Métodos baseados nas propriedades de descontinuidade e similaridade dos valores de níveis de cinza da imagem são analisados, incluindo as abordagens para detecção de pontos isolados, retas e bordas na imagem, técnicas de limiarização local e global, técnicas de segmentação de regiões e a transformada de Hough.
Compressão de Imagens:
O capítulo 6 apresenta os principais aspectos teóricos e práticos do processo de compressão de imagens. Inicialmente, os conceitos fundamentais da teoria da informação são apresentados e discutidos, visando à redução da quantidade de dados utilizados para representar uma imagem. As técnicas de compressão são analisadas segundo duas categorias, compressão sem perda de informações, na qual o conteúdo da imagem é recuperado sem qualquer alteração após o processo de descompressão, e compressão com perda, na qual a imagem após a compressão não é exatamente a mesma que a original.
Representação e Descrição:
O capítulo 7 abrange os tópicos de representação e descrição de imagens, fundamentais para a etapa de reconhecimento e interpretação. Esquemas para representação e descrição das regiões extraídas da imagem são apresentados, levando-se em conta características relevantes dessas regiões, tais como sua forma, cor ou textura.
Análise de Texturas:
O capítulo 8 apresenta os conceitos de texturas, que se encontram entre as características empregadas pelo sistema visual humano, contendo informações sobre a distribuição espacial e a variação de luminosidade. Os métodos de análise de texturas dividem-se entre as abordagens estatística, baseada em processamento de sinais, geométrica e baseada em modelos paramétricos.
Morfologia Matemática:
O capítulo 9 descreve um conjunto de operadores morfológicos utilizados para representar e descrever objetos em imagens. A morfologia matemática pode ser utilizada em um grande número de aplicações, tais como a identificação das formas essenciais dos objetos (esqueletos), extração de componentes conexos, busca de padrões espaciais específicos, delimitação de fecho convexo, preenchimento de regiões, suavização de bordas de objetos.
Registro de Imagens:
O capítulo 10 apresenta as principais técnicas para correspondência ou alinhamento de imagens capturadas da mesma cena, entretanto, obtidas por diferentes sensores, em diferentes instantes de tempo ou sob diferentes pontos de observação. Adicionalmente, são descritos alguns modelos de câmeras, visão estereoscópica e as principais transformações geométricas que podem ser aplicadas a imagens.
Classificação de Padrões:
O capítulo 11 trata das técnicas de classificação de padrões, fundamentais em aplicações de análise de imagens. Dentre os tópicos apresentados estão as abordagens sintáticas e estatísticas, os métodos supervisionados e não-supervisionados para classificação de padrões, bem como técnicas para avaliação de desempenho dos métodos de classificação.
Contato com os autores
Para questões referentes ao material, por favor entrar em contato com Hélio Pedrini (helio@ic.unicamp.br) ou William Robson Schwartz (william@dcc.ufmg.br).