Una immagine digitale può essere vista come una funzione bidimensionale, dove f rappresenta l’intensità o livello di grigio dell’immagine in quel punto.
L’immagine viene definita “immagine digitale” se x,y ed f assumono solo valori discreti.
Un’immagine digitale è composta da un numero finito di elementi (pixel), ciascuno dei quali ha una particolare posizione ed un particolare valore.
Definizione: Elaborazione delle immagini digitali per mezzo di elaboratori elettronici.
Comprende tutti i processi nei quali sia l’input che l’output sono immagini e racchiude processi dai quali si ricavano attributi a partire dalle immagini, includendo il riconoscimento dei singoli oggetti.
In presenza di una sorgente luminosa e di un oggetto, l’immagine dell’oggetto percepita da un osservatore o acquisita da un trasduttore può essere definita come una distribuzione spaziale di energia radiante prodotta da questa sorgente modificata dalla risposta dell’osservatore o del trasduttore, tipicamente secondo una media temporale e una media rispetto alle varie lunghezze d’onda:
F = f(x,y,l,t)
F è reale, non negativa, finita e limitata (rispetto alle variabili spaziali e temporale).
Un’immagine generata da un processo fisico ha valori proporzionali all’energia irradiata dalla sorgente fisica di illuminazione.
L’immagine può quindi essere caratterizzata, d’accordo con l’intuizione, come una distribuzione bidimensionale di intensità (luminosità).
La funzione f(x,y) è costituita da due componenti:
f(x,y) = i(x,y)r(x,y)
La luminosità dipende dalla sorgente luminosa stessa, mentre la reflettanza dagli oggetti presenti nella scena.
Tipici valori:
In base ai valori riportati sulla luminosità si può assumere che Lmin ≤ f(x,y) ≤ Lmax, dove valori ragionevoli per Lmin e Lmax sono Lmin = 0.005, lmax = 100 (in interni).
Per una immagine monocromatica, l’intervallo [Lmin, Lmax] prende il nome di scala di grigi, mentre l’intensità f(x,y) è detta anche livello di grigio dell’immagine nel punto di coordinate (x,y).
In pratica si usa una scala dei grigi convenzionalmente compresa tra [0, L-1], in cui 0 corrisponde al nero e L-1 rappresenta il bianco.
Si ha tipicamente L = 2k, dove k è il numero di bit usato per codificare ciascun pixel (profondità del pixel).
Per esempio, con 8 bit si ha la possibilità di rappresentare un numero di livelli (256) tale da consentire una discriminazione dei grigi accettabile nella maggior parte delle applicazioni, in quanto abbastanza prossima a quella dell’occhio umano.
L’occhio umano è racchiuso da tre membrane:
Schema semplificato di una sezione dell'occhio umano. Immagine tratta da Wikipedia
La lente (o cristallino), in larga misura costituita da acqua e grassi, contiene un pigmento che le conferisce una lieve colorazione gialla, che si appesantisce con l’invecchiamento. La lente assorbe circa l’8% della luce incidente, in maniera non uniforme rispetto allo spettro della luce visibile (l’assorbimento è maggiore nella regione del blu).
Sia la radiazione infrarossa che l’ultravioletta sono invece assorbite in maniera notevole, e se di entità eccessiva possono danneggiare l’occhio.
La retina occupa l’intera parete posteriore dell’occhio. Quando un oggetto o una scena sono messe a fuoco dalla lente, l’immagine ottica è proiettata sulla retina, consentendo ai ricettori fotosensibili di assorbire l’energia della radiazione elettromagnetica e di convertirla in segnali elettrochimici che vengono convogliati verso il cervello attraverso le fibre nervose che costituiscono il nervo ottico.
La superficie della retina è costituita da ricettori di luce:
La distribuzione dei ricettori sulla retina è radialmente simmetrica rispetto alla fovea.
Esiste un blind spot in corrispondenza del nervo ottico.
Ci sono tre tipi di coni:
Ogni tipo di cono ha un risposta diversa alle diverse lunghezze d’onda ed eccitabile solo se presente un valore minimo di luminosità.
La luminosità percepita non è soltanto funzione dell’intensità.
Infatti, il sistema visivo umano tende a “confondersi” al confine fra zone di differente intensità.
Un altro fenomeno tipico è quello del contrasto simultaneo: il contesto contribuisce alla determinazione della luminosità di una regione.
2. Digital Imaging Processing: Introduzione
4. Immagini Digitali - parte prima
5. Immagini Digitali - parte seconda
6. Dicom
7. Trasformazioni di Intensità
8. Convoluzione e Correlazione
9. Filtraggio nel Dominio Spaziale - parte prima
10. Filtraggio nel Dominio Spaziale - parte seconda
11. Trasformazioni Geometriche
14. Filtraggio nel Dominio delle Frequenze
16. Region Growing
17. Image Registration - parte prima
18. Image Registration - parte seconda
19. Computed Tomography - parte prima