Imagem

Conceito:

Imagem significa a representação visual de um objecto. Em senso comum, envolve tanto o conceito de imagem adquirida como a gerada pelo ser humano, em muitos domínios, quer na criação pela arte, quer como simples registo fotomecânico, na pintura, no desenho, na gravura, em qualquer forma visual de expressão da ideia. A imagem digital é a "materialização" de grande parte dos processos da Computação Gráfica e das Técnicas de Processamento Digital de Imagens. É também o ponto de partida da sua análise quando falamos de Visão por Computador. Podemos afirmar que a diversidade de aplicações da área de Análise de Imagens está na realidade associada ao fato desta carregar em si uma informação, e neste sentido ser comum a várias áreas.

Modelos:

• BMP - O formato BMP é um dos formatos mais simples, desenvolvido conjuntamente pela Microsoft e pela IBM, o que explica que seja particularmente usado nas plataformas Windows e OS/2. Um ficheiro BMP é um ficheiro bitmap, ou seja, um ficheiro de imagem gráfico que armazena os pixéis sob a forma de quadro de pontos e gerindo as cores, quer em cor verdadeira, quer graças a uma paleta indexada. O formato BMP foi estudado de maneira a obter um bitmap independente do periférico de afixação (DIB, Device independent bitmap).



• GIF - Uma imagem GIF pode conter de 2 a 256 cores (2, 4,8,16,32,64,128 ou 256) entre os 16.8 milhões da sua paleta. Assim, graças a esta paleta limitada em número de cores (e não limitada em cores diferentes), as imagens obtidas por este formato têm uma dimensão geralmente muito fraca. Contudo, dado o carácter proprietário do algoritmo de compressão LZW, todos os editores de software que manipulam imagens GIF devem pagar uma taxa à empresa que detém os direitos, Unisys. É uma das razões pelas quais o formato PNG é cada vez mais escolhido, em detrimento do formato GIF.    



• PCX - O formato PCX foi desenvolvido pela empresa ZSoft, editando o software PaintBrush que equipa de origem os sistemas de exploração Microsoft Windows a partir dos anos 80. A estrutura de um ficheiro PCX é a seguinte:

- Rubrica da imagem (em inglês bitmap information header) com um comprimento de 128 bytes;

 - Corpo da imagem;

 - Informações;

 - Paleta das cores (opcional). Trata-se de um campo de 768 bytes que permitem armazenar os diferentes valores de vermelho, verde e azul (RVB) de cada elemento da paleta.

• JPEG - O acrónimo JPEG provém da reunião, em 1982, de um grupo de peritos em fotografia, cuja principal preocupação era trabalhar sobre as maneiras de transmitir informações (imagens fixas ou animadas). Em 1986, o ITU-T desenvolveu métodos de compressão destinados ao envio de telefax. Estes dois grupos reuniram-se para criar um Comité conjunto de peritos da fotografia (JPEG). Este método de compressão é muito mais eficaz em imagens fotográficas (que comportam numerosos pixéis de cores diferentes) e não em imagens geométricas (ao contrário da compressão LZW), porque nestas últimas as diferenças de matizes devidas à compressão são muito visíveis.

   

As etapas da compressão JPEG são as seguintes:

§  Amostragem da crominância, porque o olho não pode distinguir diferenças de crominância num quadrado de 2x2 pontos

§  Corte da imagem em blocos de 8x8 pontos, e seguidamente a aplicação da função DCT (Discrete Cosinus Transform, transformação discreta em cossenos) que decompõe a imagem em soma de frequências.

§  Quantificação de cada bloco, ou seja, aplica um coeficiente de perda (que permite determinar o rácio dimensão/qualidade) que “anulará” ou diminuirá valores de elevadas frequências, para atenuar os detalhes percorrendo o bloco inteligentemente com uma codificação LAN (em zig-zag, para retirar um máximo de valores nulos).

§  Codificação da imagem seguidamente compressão com o método de Huffman.



• PDF - PDF é um formato portátil para documentos (Portable Document Format) desenvolvido por Adobe Systems e muito usado na Internet devido a sua versatilidade, facilidade de uso e tamanho pequeno.

     Segundo se divulga extensamente na Rede, o formato de arquivo PDF se converteu no padrão para a distribuição de documentação, tanto em intranets empresariais como na Web, e parece igualmente um correcto método de distribuição de arquivos em pré-impressão, são muito populares na rede por várias razões:

• Um documento PDF tem a mesma aparência, cor, tipo de imprensa, gráficos e formato que um documento impresso.

• Os arquivos PDF podem ser vistos utilizando o navegador mesmo ou podem ser armazenados no computador para uso ou impressão posterior.

•O programa Lector Acrobat (Acrobat Reader) se pode obter grátis para a maioria dos sistemas operacionais.

• Se bem que o programa Acrobat Reader não se pode usar para editar (modificar) um documento PDF, permite copiar texto do documento a outro arquivo, e também efectuar buscas para localizar uma palavra ou texto.

• Podem se distribuir por toda a Web, ou mediante e-mails, ou estar em CDs; porém, este tipo de arquivos é muito utilizado na hora de compartilhar informação gráfica ou de texto, como por exemplo, contratos, manuais, e até e-books.

• PNG- O formato PNG (Portable Network Graphics, ou formato Ping) é um formato de ficheiro gráfico bitmap. Foi criado em 1995 para fornecer uma alternativa livre ao formato GIF, formato proprietário cujos direitos são detidos pela empresa Unisys (proprietária do algoritmo de compressão LZW), o que obriga cada editor de software que manipula este tipo de formato pagar-lhe direitos. Assim, o PNG é igualmente um acrónimo recorrente para PNG' s Not Gif.

    O formato PNG permite armazenar imagens a preto e branco (até 16 bits por pixéis de profundidade de codificação), em cores reais (True color, até 48 bits por pixéis de profundidade de codificação), bem como imagens indexadas, fazendo uso de uma paleta de 256 cores.

    Além disso, suporta a transparência por camada alfa, ou seja, a possibilidade de definir 256 níveis de transparência, enquanto o formato GIF permite definir apenas uma só cor da paleta como transparente. Possui igualmente uma função de entrelaçamento que permite afixar a imagem progressivamente.

     A compressão proposta por este formato é uma compressão sem perda (lossless compression) 5 a 25% melhor so que a compressão GIF.

Por último, o PNG integra informações sobre a gama da imagem, o que torna possível a correcção gama e permite uma independência no que diz respeito aos periféricos de afixação. Mecanismos de correcção de erros estão igualmente integrados no ficheiro, para garantir a sua integridade.

• TIFF- O formato TIF ou TIFF (Tagged Image File Format) é um formato de ficheiro gráfico bitmap. Foi desenvolvido em 1987 pela empresa Aldus (pertencendo doravante à Adobe). As últimas especificações (Revisão 6.0) foram publicadas em 1992. O formato TIFF é um antigo formato gráfico, permitindo armazenar imagem bitmap (raster) de dimensão considerável (mais de 4 Go comprimidos), sem perda de qualidade e independentemente das plataformas ou dos periféricos utilizados (Device-Independant Bitmap, notado DIB). O formato TIFF permite armazenar imagens a preto e branco, a cores reais (True color, até 32 bits por pixéis) bem como imagens indexadas, fazendo uso de uma paleta de cores.

              Além disso, o formato TIF permite o uso de vários espaços de cores:

              •RGB

              •CMYK

              •LAB

              •YUV

Modelo LAB

O modelo de cores LAB tem base na percepção humana da cor. Os valores numéricos no LAB descrevem todas as cores vistas por uma pessoa com visão normal. Como o LAB descreve a aparência de uma cor, em vez de descrever a quantidade um colorante específico necessária para um dispositivo (como um monitor, impressora de mesa ou câmera digital) produzir cores, ele é considerado um modelo de cores independente do dispositivo. Os sistemas de gerenciamento de cores usam o LAB como uma referência de cores para transformar uma cor de um espaço de cores em uma cor de outro espaço de cores, de maneira previsível. O modo de cores LAB possui um componente de luminosidade (L) que pode variar de 0 a 100. No Seletor de Cores da Adobe e na paleta de cores, o componente A (eixo de verde-vermelho) e o componente B (eixo de azul-amarelo) pode variar de +127 a –128. Imagens LAB podem ser salvas no formato Photoshop, Photoshop EPS, Formato de Documento Grande (PSB), Photoshop PDF, Photoshop Raw, TIFF, Photoshop DCS 1.0 ou Photoshop DCS 2.0. É possível salvar imagens LAB de 48 bits (16 bits por canal) no formato Photoshop, Formato de Documento Grande (PSB), Photoshop PDF, Photoshop Raw ou TIFF.

Modelo YUV

O modelo YUV tem em conta uma propriedade da visão humana que é mais sensível às mudanças de intensidade da luz do que da cor. Este modelo foi criado a par do desenvolvimento da transmissão de sinais de cor de televisão pois, baseado na luminância, permite transmitir componentes de cor em menos tempo do que seria necessário se fosse utilizado o modelo RGB. Ao mesmo tempo o modelo YUV permite transmitir imagens a preto e branco como de cor de forma independente. O modelo YUV guarda a informação de luminância separada da informação de crominância ou cor. Graças a este modelo é possível representar uma imagem a preto e branco utilizando apenas a luminância e reduzindo bastante a informação que seria necessário no outro modelo. O modelo YUV é adequando às televisões a cores, porque permite enviar a informação da cor separada da informação de luminância, sendo também adequado para sinais de vídeo. Permite uma boa compressão dos dados, porque alguma informação de crominância pode ser retirada sem implicar grandes perdas na qualidade da imagem.

Modelo HSB (matiz, saturação e brilho)

Sem luz todos os objectos são desprovidos de cor. Com base na maneira como as pessoas percepcionam as cores, o modelo de cor HSB define as cores com três atributos: matiz (H), saturação (S) e brilho (B). Matiz é os nomes que damos a uma cor na linguagem comum. Os matizes formam o círculo das cores. Vermelho, azul, verde são matizes. Saturação ou croma é a vivacidade da cor e o quanto de concentração de cor que o objecto contém. Quanto mais alta é a saturação, mais intensa é a cor. Brilho refere-se ao acréscimo ou remoção de branco de uma cor. As cores podem ser separadas em claras e escuras quando seu brilho é comparado. O brilho é uma medida de intensidade da luz numa cor. Baseado na percepção humana das cores, este modelo descreve três características fundamentais da cor:

- Matiz: é a cor reflectida ou transmitida através de um objecto. É medida como uma localização no disco de cores padrão e expressa em graus, variando de 0° a 360°. Geralmente, o matiz é identificado pelo nome da cor, como vermelho, laranja ou verde.

- Saturação, ou croma: é a força ou a pureza da cor. A saturação é a quantidade de cinza existente em relação ao matiz, medida como uma percentagem de 0% (cinza) a 100% (totalmente saturado). No disco de cores padrão, a saturação aumenta do centro para a aresta.

- Brilho: é a luminosidade ou a falta de luminosidade relativa da cor, geralmente medida como uma percentagem de 0% (preto) a 100% (branco).

Modelo CMYK (cyan, mangenta, yellow e black)

As cores do monitor são reproduzidas numa impressora através dos pigmentos. Os pigmentos criam as cores primárias azuis, amarelo e vermelho, as quais, juntas, criam outras cores. O método mais comum de reprodução de imagens coloridas em papel é pela combinação de pigmentos cyan, magenta, amarelo e preto.

Neste modelo cada cor é descrita com uma percentagem (de 0% a 100%). Os pigmentos produzem cor reflectindo determinados comprimentos de onda de luz e absorvendo outros. Os pigmentos mais escuros absorvem mais luz. Percentagens mais elevadas de cor resultam em cores mais escuras. Teoricamente, quando 100% de azul cyan, 100% de vermelho magenta e 100% de amarelo estão combinados, a cor resultante é o preto. Na realidade, um castanho-escuro. Por isso o pigmento preto precisa ser adicionado ao modelo de cor e ao processo de impressão para compensar as limitações de cor. O modelo de cor CMYK é chamado de modelo subtractivo de cores porque cria cores absorvendo luz.

Modelo RGB (red, green e blue)

Uma grande percentagem do espectro visível pode ser representada misturando-se luz vermelha, verde e azul em várias proporções e intensidades. Onde as cores se sobrepõem, surgem o cyan, o magenta e o amarelo que são as cores secundárias da cor-luz.

As cores são criadas acrescentando luz a cada uma das cores intervenientes no processo. O monitor da televisão e do computador utiliza as mesmas propriedades fundamentais da luz que ocorrem na natureza.



Como as cores RGB se combinam para criar o branco, também são denominadas cores aditivas. Juntando todas as cores obtém-se o branco, ou seja, toda a luz é reflectida de volta ao olho. As cores aditivas são usadas em iluminação, vídeo e monitores.

O monitor, por exemplo, cria a cor emitindo luz através de fósforo vermelho, verde e azul. Imagens RGB usam três cores para reproduzir no ecrã até 16,7 milhões de cores. Num monitor colorido as cores são formadas pela reunião de minúsculos pontos no ecrã chamados pixéis. A cada uma das três cores (RGB - red - green - blue) é atribuído um valor numérico de 0 a 255. Quanto mais altos os valores, maior é a quantidade de luz branca. Assim, valores elevados de RGB resultam em cores mais claras. Esse modelo de cor apresenta uma desvantagem: ele é dependente do dispositivo. Isto significa que pode ocorrer variação de cores entre monitores e scanners, podendo acarretar um desvio em suas especificações, exibindo assim, as cores de maneira diferente.

Cor

A cor é uma percepção visual provocada pela acção de um feixe de fotões sobre células especializadas da retina, que transmitem através de informação pré-processada no nervo óptico, impressões para o sistema nervoso. A cor de um material é determinada pelas médias de frequência dos pacotes de onda que as suas moléculas constituintes reflectem. Um objecto terá determinada cor se não absorver justamente os raios correspondentes à frequência daquela cor. Assim, um objecto é vermelho se absorve preferencialmente as frequências fora do vermelho. A cor é relacionada com os diferentes comprimentos de onda do espectro electromagnético. São percebidas pelas pessoas, em faixa específica (zona do visível), e por alguns animais através dos órgãos de visão, como uma sensação que nos permite diferenciar os objectos do espaço com maior precisão. Considerando as cores como luz, a cor branca resulta da sobreposição de todas as cores primárias (amarelo, azul, verde e vermelho), enquanto o preto é a ausência de luz. Uma luz branca pode ser decomposta em todas as cores (o espectro) por meio de um prisma. Na natureza, esta decomposição origina um arco-íris.