Sistemas de processamento de imagem - mtc-m12:80

3. Data
2. Versão
1. Publicação n9
-
Programa
4. Origem
Interna
EB
Externa
Restrita
PROCIM
DPI/DSL
6. Palavras chaves
-
selecionadas pelo(s) autor(es)
SISTEMA INTERATIVO
SISTEMA DE PROCESSAMENTO DE IMAGEM
SITIM
7. C.D.U.:
C]
Out., 1985
INPE 3686 PRE/833
-
5. Distribuição
621.376.5
INPE 3686 PRE/833 '
8. Titulo
-
-
-
"SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DE IMAGEM"
10. Pãginas:
10
11. Oltima pãgina:
08
12. Revisada por
kka.tiAL
9. Autoria
2CA
Jony Santellano
Junior Barrera
- Nelson D.A.Mascarenhas 13. Autorizada por
I il
,,,
Assinatura responsãvel
4
j
f-7
Dr.Marco Antonio Ra
Diretor Geral
atto
i
14. Resumo/Notas
Sistemas de processamento de imagens são sistemas computacionais
destinados ao armazenamento e d- manipulação de imagens. Descreve-se neste
trabalho o suporte material ("hardware") eo suporte lógico ("software")
Apresen
de um sistema de processamento de imagens de prop5sito geral.
ta-se exemplos de sistemas de processamento de imagens desenvolvidos no
INPE.
Trabalho aceito para apresentação na 10g Convenção Nacional
de
do Microfilme - EXPOMICRO/85, que se realizou de 14 a 17 de outubro
1985, em São Paulo, SP.
15. Observações:
SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DE IMAGENS
Jony Santellano
Assistente de Pesquisas
Junior Barrera
Assistente de Pesquisas
Ministério da Ciencia e Tecnologia - MCT
Instituto de Pesquisas Espaciais- INPE
Caixa Postal 515 - 12201 - São José dos Campos - SP
INTRODUÇÃO
A crescente redução do preço dos equipamentos eletrOnicos
nas últimas décadas tem permitido que os avanços científicos e tecnola
gicos da chamada "revolução da informdtica" alcançem os mais distintos
ramos da atividade humana. Qualquer área que trabalhe com grande volu
me de dados e necessite tratar estes dados com velocidadee precisão é .-;
em princípio, uma usuária em potencial de sistemas de processamento au
tomático de dados.
As fotografias e os gráficos são um meio de comunicação
extremamente poderosos, devido á enorme quantidade de dados que concen
tram, não podendo, portanto, ser desprezados pela era da informática":
O tratamento de informações visuais motivou o aparecimentode duas áreas
de pesquisa e aplicação dentro da Ciência da Informação: a Computação
Gráfica e o Processamento Digital de Imagens.0 objeto da Computação Grã
fica é a síntese de figuras; o Processamento Digital de Imagens preoc"U
pa-se com a analise de cenas.
A pesquisa espacial gerou como produto, entre outros, um
grande manancial de informações armazenadas em diversas maneiras como,
por exemplo, fotografias (obtidas por satélites meteorolõgicos, de re
cursos naturais, militares, etc.). Devido ao enorme volume das fotogr -afias enviadas pelos artefatos espaciais, tornou-se inviável ao homem
manipular esta enorme quantidade de informação sem o auxílio de ferra
mentas automatizadas. Para resolver este problema foram desenvolvidos
osprimeiros sistemas de processamento de imagens, monitorados por com
putadores digitais.
Os sistemas de processamento de imagens existentes hoje
são de propOsito mais geral, podendo ser utilizados tanto na pesquisa
espacial quanto em outras atividades como a indústria, medicina, plane
jamento urbano, prospecção mineral, inventáriode obras artísticas, etc.
2. CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DE IMAGENS
Os sistemas de processamento de imagenssãc)sistemas com
putacionais destinados ao armazenamento e á manipulação de imagens. Es
tamanipulação tem por finalidade extrair ou ressaltar as informaçõe"
contidas nas imagens e/ou relacionadas com informações de outras fontes
(Oliveira et alii, 1982). Além de imagens, um sistema pode ocasionalmen
te manipular e armazenar também outros tipos de dados relacionados cdr7)
as imagens como, por exemplo, estatísticas, histogramas, etc. (Velasco
e Lima, 1984).
Existem diferenças entre a organização geral de um siste
ma de processamento de imagens e um sistema de processamento de dados --.Os sistemas de processamento de imagens apresentam recursos materiais
("hardware") e recursos lOgicos ("software") especializados para o tra
tamento de dados com formato de imagens (Camilli, 1983).
-1-
- 2 -
Pode-se definir uma imagem como um conjunto finitode pon
tos dispostos sob a forma de matrizes regulares homogêneas, todas co'r-lí
o mesmo número de linhas e colunas. A variação do valor numérico asso
ciado a cada ponto, denominado nivel de cinza, descrevea informação vi
sual. Cada matriz bidimensional de pontos recebe o nome de canalouba—
n
da. A Figura 1 ilustra o conceito de imagem e a localização de um poW
to dentro da imagem. Existem muitas atividades de aquisição de dados
que produzem resultados sob a forma de imagens.
CANAL P
034'
CANAL K
!CANAL
I. CANAL I
1
PONTO P
CANAL • K
(LINHA. COLUNA) • ( j )
Fig. 1 - Representação do conceito de imagem.
Uma importante característica dos sistemas de
processa
mento de imagens é a presença de um poderoso meio de armazenamento
de
dados, além de mecanismos que facilitem ao mãximo transferências destes
dados em razão do seu grande volume.
Os sistemas de processamento de imagens, em geral, possuem
a característica de ser interativos, ou seja, necessitamda presença de
um operador humano (usualmente um especialista numa das ãreas de apl ica
ção do sistema) participando do fluxo de informações do sistema (Velas
co e Lima, 1982).
A Figura 2 ilustra esquematicamente as etapas presentes
numa seção típica do uso de um sistema de processamento de imagens.
-3-
IMAGENS
OUTROS DADOS
ENTRADA DE
IMAGENS E DADOS
•
ANALISE (VISUAL)
DA
IMAGEM
1
PROCESSAMENTO
POR COMPUTADOR
RESULTADOS
- NÃO
SATISFAT6RIOS
1 SIM
SAÍDA DOS
RESULTADOS
RESULTADOS
Fig. 2 - Etapas do processamento interativo de imagens.
Primeiramente existe a leitura da imagem (ou imagens) e
de outros dados que servirão de entrada para o processamento. Em segui
da é feito o processamento com parâmetros fornecidos pelo especial ista.
O resultado, em geral sob a forma de imagem, é mostradoao especial ista
para analise. Caso o resultado seja considerado satisfatório, é feita
a saída para algum meio de armazenamento magnético (disco, fita), ou é
gerada uma cópia permanente. O ciclo analise/processamento é reinicia
do, caso o resultado não seja considerado satisfatório (VelascoeLima7
1982).
Desta forma, além dos dispositivos de entrada e saída de
imagens, o sistema devera dispor de meios de comunicação com o especia
lista. Estes meios compreendem tanto dispositivos físicos (visualizado
res, terminais de vídeo e cursores), como linguagens adequadas para -a7
comunicação especialista/sistema (Oliveira et alii, 1982).
3. COMPONENTES/MATERIAIS DE UM SISTEMA DE PROCESSAMENTO DE IMAGENS
Podem-se encontrar em um sistema de processamento de ima
gens os seguintes componentes materiais:
-
computadores;
periféricos convencionais como unidades de discoe fita magnética;
impressoras;
unidade de visualização de imagens;
periféricos especiais para entrada e saída das imagens.
-4-
A unidade de visualização de imagens é constituída de um
monitor de televisão que mostra a imagem armazenada (ou parte dela) na
memória de imagens.
Os periféricos especiais para entrada das imagens podem
ser uma cãmera de televisão, uma mesa digitalizadora,uma estação rece2
tora de imagens de satélite em tempo real, etc. Um imageador é um exem
pio de periférico especial de saída de imagens.
Existem varias configuraçóes possíveis para um sistema de
processamento de imagens (Duff and Levialdi, 1981; Bolc and Kulpa, 1981;
Preston and Uhr, 1982). Em geral elas seguem o padrão mostrado na Figu
ra 3 e são compostas de 4 subsistemas:
-
entrada/saída de imagens;
unidade central de processamento (UCP/memOria principal);
memória secundãria;
subsistema de comunicação com o especialista.
.
ENTRADA /
S A (DA
DE
UCP /
<---)
IMAGENS
MEM6RIA
PRINCIPAL
CURSOR/
MEM6RIA
APONTADOR
DE
DE TELA
IMAGENS
ME MOR IA
<
›.
SECUNIÁRIA
TERMINAL
DE TUBO DE
RAIOS
CAT6DI COS
COMUNICACÃO
COM ESPECIALISTA)
VISUAL IZADOR
Fig.
3 - Suporte material de um sistema de processamento de imagens.
O processamento e o controle do trafego de informaçOes
feito pelo conjunto formado pela Unidade Central de Processamento(UCP)
e pela memória principal.
é
A maneira tradicional de fornecer imagens ao sistema
através de fitas magnéticas. A fita magnética é também o meio usual de
armazenamento de imagens por grandes períodos de tempo.
A memória do computador e da unidade de visualização são
de acesso rãpido, sendo consideradas memórias de trabalho e não de ar
quivo. As imagens podem ser arquivadas em unidades de discoe fitas mai.
néticas.
-5-
A memOria secundaria constitui um componente indispensa
vel ao sistema. Além de armazenar os programas e dados, pode servir p -ara armazenar as imagens processadas ou em processamento pelo sistema,
alem das imagens resultantes deste processamento. Em virtude do gran
de volume de dados que representa uma imagem, a memOria secundaria (em
geral discos magnéticos) ainda não se presta (por ser pouco econômico)
ao armazenamento de imagens por longos periodos de tempo.
Na maioria das vezes, a comunicação com o usuarioé feita
por meio de um terminal (alfanumérico ou grafico), por um conjunto me
mOria de imagens/visualizador e por um localizador de regiões na tela
do visualizador (cursor). As solicitações ao sistema, fornecimento de
dados e parãmetros e o envio de resultados e mensagens são feitos atra
vés do terminal.
O visualizador/memOria de imagens é a parte de um sistema
de imagens que melhor o caracteriza. Este componente fornece a oportuni
. —
dade de visualizar imediatamente o resultado das operações
realizada
nas imagens, bem como de localizar regiões e pontos da imagem através
de um cursor.
O tamanho tipico de uma imagem mostrada no monitor é de
512 linhas por 512 colunas. A memôria de imagens deve ser capaz de, pe
lo menos, armazenar a imagem mostrada no monitor. Pode-se também arma
zenar mais do que vai ser visualizado. Neste caso,a imagem exibida cdr-:
responde a um setor ou a uma janela da imagem armazenada.
4. COMPONENTES LÓGICOS DE UM SISTEMA DE PROCESSAMENTO DE IMAGENS
Os componentes lOgicos de um sistema de processamento de
imagens são um conjunto de programas de computador que fazem uso dos
componentes materiais do sistema.
Como o sistema de processamento de imagens e. geralmente
interativo, os programas de computador são concebidos para operar des
ta forma.
Num sistema típico de tipo iterativo, o usuariodispõe de
um terminal para o seu dialogo com o computador. O dialogo homem/maqui
na é caracterizado pelo fornecimento de comando ao sistema via um te
ciado e pelo recebimento da resposta no vídeo do terminal.
Duas são as maneiras classicas adotadas para realizar a
comunicação nos sistemas do tipo iterativo: através de uma linguagem de
comando ou de um sistema do tipo carddPio.
Com uma linguagem de comandos o usuario do sistema deve
digitar um determinado comando para solicitar uma ação desejada. Uma
linguagem de comandos deve ser tanto poderosa (para poder expressar as
operações possíveis com as imagens) quanto simples (para ser usada por
pessoas não especialistas em computação).
-6Um carddPio é composto de uma lista de itens que apresen
tam opções de escolha aos usuarios do sistema. O usuario interage cdr7
o carddivio através da seleção de um dos itens. O item escolhido produz
a ação desejada.
5. CONCLUSÃO
O Instituto de Pesquisas Espaciais (INPE) de São Jose- dos
Campos vem desenvolvendo desde 1977 sistemas de processamentode imagem.
Inicialmente estes sistemas foram voltados para a aplicação em meteoro
logia e recursos naturais. Com o posterior reconhecimento de haver uma.
demanda no mercado brasileiro de sistemas de processamento de imagens,
começou-se a desenvolver sistemas constituídos de um núcleo basic° de
propósitos gerais a partir do qual se poder a derivar um sistema de pro
cessamento de imagens destinado a uma aplicação especifica.
A Figura 4 mostra a configuração de um Sistema Interati
vo de Tratamento de Imagens (SITIM) (Velasco et alii, 1983) projetado
e desenvolvido no INPE com equipamentos nacionais e baseado num minicom
putador SISCO MB8000.
[URRE
1
o
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FITAS
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DE
DISCO
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DE
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Fig.
4
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1:
TV
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DE
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ill COMO
Configuração geral de um sistema SITIM
baseado num minicomputador MB8000.
Por não estar disponível no mercado nacional, o conjunto
memória de imagem/visualizador chamado Unidade de Analise de Imagens (UAI), foi inteiramente concebido no INPE (Camilli, 1983).
Atualmente, um outro sistema de processamento de imagens
projetado e desenvolvido no INPE esta também disponível. A Figura 5
ilustra a disposição geral deste sistema que usa um microcomputador hos
pedeiro do tipo IBM PC compatível (EGO da Softec) (Camara Netoe Souza -,1985).
-7..-------,
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IMPRESSORA
GRAFICA
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INTERFACE
RS 232
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UNIDADE
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UNIDADE DE FITA MÁSNETICA
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DE
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TERMINAIS
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UNIDADE FAÁA
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GRÁFICOS
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EX AR NDá A
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G A.IrX.A.
Fig. 5 - Disposição geral de um sistema de processamento
de
imagens baseado num microcomputador IBM PC compatível
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-8-
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