Librerie digitali. Gestione di immagini e foto di oggetti. Digitalizzazione di immagini. Alcune considerazioni generali

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1 Librerie digitali Gestione di immagini e foto di oggetti Digitalizzazione di immagini Alcune considerazioni generali Determinare gli scopi Requisiti degli utenti Requisiti di chi conversa il dato Acquisire una volta, usare più volte Creare una versione master dell immagini ottenuta dalla prima scansione dell immagine Creare nuove versioni, partendo da quella master, in funzione dell uso che si farà dell immagine 2 1

2 Immagini vettoriali Insiemi di percorsi (path) Coordinate Informazioni sui colori SVG coding Usate generalmente per Font Disegni Grafici Mappe Immagine vettoriale 3 Esempio 4 2

3 Immagini Raster/Bitmap Immagini raster/bitmap Una griglia di punti individuali Ogni pixel è caratterizzato da un differente colore Usate generalmente per Immagini Foto Immagine Bitmap 5 Fotografie Formati Stampe Negativi Requisiti Fedeltà dei colori Contrasto Rendering 6 3

4 Immagini che ritraggono documenti Possono essere in bianco e nero o a colori Requisiti É necessario che le scritte siano leggibili Utile anche per le fasi successive di OCR 7 Mappe Possono essere Scansioni di materiale cartaceo Immagini digitali Ci sono requisiti maggiori Possibilità di fare zoom Panoramiche Centramento rispetto a delle coordinate 8 4

5 Mappe Ci sono requisiti maggiori Possibilità di fare zoom Immagini, relative a zone diverse, con un livello di dettaglio maggiore rispetto all immagine della mappa completa Centramento rispetto a delle coordinate Necessità di dati sulle coordinate della zona rappresentata Necessità di strumenti appositi per navigare le immagini 9 I cinque fattori fondamentali Risoluzione Bit Depth Tecnica di rappresentazione del colore Compressione Formato 10 5

6 Risoluzione Unità di misura solitamente utilizzate dpi (Dots per inch) ppi (Pixels per inch) Risoluzione Numero di pixel per inch dell immagine scansionata Esempio: immagine da 8x10 inch scansionata a 300ppi = 2400 x 3000 pixels 11 Risoluzione e scansione Ottica vs. interpolata Ottica Numero di sensori dello scanner = cosa vede lo scanner Interpolata Numero di pixel che il software può ottenere partendo da cosa vede lo scanner Risoluzione più alta di quella ottica 12 6

7 Scelta della risoluzione adatta Generalmente conviene usare una risoluzione che soddisfa, come qualità, le esigenze dell utente Non usare una risoluzione (molto) più alta Spreco di spazio Cornell s online digital imaging tutorial: < 13 Confronto tra risoluzioni diverse 14 7

8 600dpi vs. 300dpi 15 Bit Depth Numero di bit usati per rappresentare le informazioni sul colore di ogni pixel 1 bit (1) = 2 1 = 2 colori/tonalità (bianco e nero) 2 bit (01) = 2 2 = 4 colori/tonalità 4 bit (0010) = 2 4 = 16 colori/tonalità 8 bit ( ) = 2 8 = 256 colori/tonalità 16 8

9 Confronto tra bit depth diversi 1 bit 2 bit (4 colori) 4 bit (16 colori) 8 bit (256 colori) 17 Tecnica di rappresentazione del colore RGB Gli scanner e le telecamere solitamente hanno sensori per rilevare rosso, verde e blu Ognuno dei tre canali è memorizzato in modo separato 8 bit per ogni canale = 24 bit color CMYK Ciano, magenta, giallo e nero Solitamente usato per pre-press printing di alta qualità 18 9

10 Approccio consigliato per l acquisizione delle immagini Confrontare la foto corrente e la scena originale (se possibile) L immagine master dovrebbe essere 8 bit per canale (8-bit grayscale, 24-bit RGB) Di più solo per progetto particolari Gli aggiustamenti di colore devrebbero essere fatti tramite il software dello scanner prima di fare la scansione dell immagine Usare tutti i toni di colore possibili 19 Gestione dei colori in presenza di più strumenti International Color Consortium Standard per la traduzione dei colori tra strumenti o sistemi diversi Tutti gli strumenti dovrebbero essere caratterizzati da profili ICC video scanner stampanti 20 10

11 Gestione dei colori in presenza di più strumenti Includere nelle immagini master i profili ICC profiles in master images 21 Compressione Compressione Senza perdita d informazione (Lossless compression) Con perdita d informazione (Losy compression) Utile per ridurre la dimensione dei file Svantaggi Alcuni formati sono propritari Problema per l interoperabilità tra strumenti e sistemi 22 11

12 Compressione senza perdita Riduzione dello spazio occupato senza perdere nessun dato Il file originale, e quindi l mmagine, può essere ricreato senza perdite partendo dal file compresso Riduzione basata sulle ridondanze Codifiche dei dati più efficienti LZW (Lempei, Ziv, and Welch) Sostituzione di pattern con codici I codici più corti sono usati per i pattern più frequenti 23 Compressione con perdita Riduzione dello spazio occupato tramite l eliminazione di parte dei dati Il file originale, e quindi l mmagine, non può essere ricreato senza perdite partendo dal file compresso Riduzioni irrilevanti Eliminazione di informazioni che sono non percettibili da parte di chi vede l immagine Esempio Compressione JPEG 24 12

13 Compressione Immagine a dimensione originale, 8x e 16x Senza compressione Compressione con perdita Massima compressione JPEG (Photo: TASI training Technical Advisory Service for Images) 25 Compressione Alcune tecniche di compressione comunemente usate Fractal Immagini rappresentate tramite formule matematiche Wavelet Immagini viste come segnali 26 13

14 TIFF - Tag Image File Format Formato solitamente prescelto per l archiviazione delle immagini I dati sono etichettati tiff/tiff6.pdf Supporto di diversi color spaces Supporto di molte tecniche di compressione LZW, G3 and G4 27 JPEG2000 Standard di compressione ISO che include più metodi di compressione Sia metodi di compressione senza perdita Sia metodi con perdita Le immagini vengono sezionate il blocchi (di dimensione fissa) nel momento della creazione del file JPEG2000 Ciò permette in seguito di decodificare in modo indipendente e selettivo solo i blocchi di interesse Utile ad esempio per gli zoom sulle mappe 28 14

15 JPEG2000 Possibile includere dei metadati nel file dell immagine Esempio di applicazione che usa immagini salvate nel formato JPEG &buttons=y 29 JPEG Il formato JPEG non è sempre uguale al metodo di compressione JPEG (spesso lo è) Usato solitamente per Fotografie 30 15

16 GIF Sviluppato nel 1987 per video CompuServ Usato solitamente per Monitor Non adatto per le stampe Usa la tecnica di compressione LZW 31 PNG Pensato per sostituire lo standard GIF a causa di alcuni problemi legati a LZW Usa la tecnica di compressione senza perdita LZ77 Poco accettato La compressione e la decompressione sono operazioni intense dal punto di vista della CPU Tempi di risposta lenti da parte dei programmi di visualizzazione Poco supportato dai browser 32 16

17 PNG Compressione migliore rispetto a TIFF LZW Può diventare lo standard per le immagini master 33 Confronto tra le dimensioni dei file generati Immagine 1943x1702 pixel, 24-bit RGB Tipo file TIFF TIFF LZW PNG JPG JPEG2000 Dimensione (MB) 9.9MB 8.4MB 6.5MB 1.0MB 4MB (lossless) 34 17

18 Metadati caratteristici dei vari formati Ogni formato include al suo interno una serie di metadati sulle caratteristiche tecniche dell immagine Dimensione Tipo di codifica usata... Elenco di metadati (tag) per alcuni formati comunemente usati es/index.html 35 Quali formati usare Best practice attuale Immagine master TIFF (non compresso) Derivate JPEG (per il web) 36 18

19 Metadati tecnici per le immagini MIX Metadata for Still Images in XML Sviluppato da The Library of Congress' Network Development e MARC Standards Office NISO Technical Metadata for Digital Still Images Standards Committee trial_use.pdf 37 Workflow per il processo di digitalizzazione delle immagini Fase di pianificazione Fase di produzione 38 19

20 Fase di pianificazione Definire gli obiettivi del progetto nel quale si useranno le immagini Definire le specifiche per le immagini master Definire le specifiche per le immagini consegnabili/trasferibili Selezionare lo strumento per le scansioni Sviluppare e testare le procedure di digitalizzazione 39 Fase di pianificazione Sviluppare e testare le procedure per la verifica della qualità Determinare quali metadati memorizzare Documentare il processo di acquisizione 40 20

21 Fase di produzione Controllo degli oggetti da digitalizzare Dove si trova l oggetto? Ho digitalizzato tutti gli oggetti? Ho restituito tutti gli oggetti al suo proprietario? Control flow Quanti oggetti posso digitalizzare oggi? I file sono stati validati e verificati? I file sono stati sottoposti al processo di backup? 41 Fase di produzione Alcuni riferimeti aging_projects_workflow.pdf cial/online-collections/portraits/workplan.php

22 Revisione della qualità Un processo di revisione della qualità è essenziale Caratteristiche oggettive Dimensione in pixel Risoluzione Bit depth Caratteristiche soggettive Artefatti in fase di scansione Orientamento Librerie digitali Geographic Information System (GIS) e Mappe 22

23 Differenza tra dati spaziali e geografici I dati geografici si riferiscono alla terra Spazio a due dimensioni Superficie della terra Spazio a tre dimensioni Terra rappresentata in tre dimensioni Tutte le coordinate sono referenziate rispetto alla terra 45 Differenza tra dati spaziali e geografici I dati spaziali si riferiscono ad un qualunque sistema multidimensionale in cui sono rappresentati punti, linee, superfici,.. Le coordinate sono referenziate rispetto ad un oggetto che varia in funzione del dominio Le immagine mediche sono referenziate rispetto al corpo dell uomo I disegni tecnici sono referenziati rispetto all oggetto meccanico che si sta rappresentando I dati geografici sono un sottoinsieme di quelli spaziali Anche se spesso i due termini sono usati in modo 46 intercambiabile 23

24 Definizione di Geographic Information System (GIS) Definizione data dall agenzia United States Geological Survey (USGS) "In the strictest sense, a GIS is a computer system capable of assembling, storing, manipulating, and displaying geographically referenced information, i.e. data identified according to their locations. Practitioners also regard the total GIS as including operating personnel and the data that go into the system." 47 GIS: concetti di base I sistemi GIS gestiscono le relazioni tra dati in base alla loro collocazione geografica La collocazione geografica è effettuata tramite diversi sistemi di riferimento Coordinate in uno spazio a tre dimensioni (X,Y,Z) Latitudine, longitudine Codici di avviamento postale

25 GIS: concetti di base Punti Linee Poligoni Layer Attributi (caratteristiche) 49 Layer Ogni livello rappresenta una tipologia specifica di informazioni Esempi Strade Disposizione degli edifici Confini degli stati Fiumi e laghi 50 25

26 Mappe (immagini) diverse per obiettivi diversi Strade Fiumi Curve di livello Digital elevation model (DEM) 51 Rappresentazioni raster e vettoriali Raster (bitmap) Versione matriciale (a griglia) della mappa Il valore di ogni cella è associato ad un particolare significato semantico Esempio: 1=pianura, 2=montagna,.. Rappresentazione vettoriale Insieme di Punti Linee (insiemi di punti) Aree (sagome delimitate da linee) Ad ogni area è associato un significato semantico 52 26

27 Raster vs. Vettoriale Rappresentazione raster Rappresentazione vettoriale 53 Raster vs. Vettoriale Rappresentazione raster Rappresentazione vettoriale 54 27

28 Rappresentazioni raster vs. vettoriali Alcuni vantaggi della rappresentazione vettoriale rispetto a quella raster Possibilità di rappresentare in modo più compatto le informazioni fondamentali di interesse A scapito di una perdita minima di dettagli rispetto alla rappresentazione raster Sono già disponibili delle informazioni sugli oggetti presenti nell immagine e sulla loro forma Semplificazione dell operazione di ricerca di oggetti 55 Cartografia La cartografia di un area geografica non è composta solo da immagini e layer Ci sono altre informazioni aggiuntive Legende Scala

29 GIS Metadata Il comitato Federal Geographic Data Committee (FGDC) ha definito dei metadati standard per il GIS Content Standard for Digital Geospatial Metadata (CSDGM) Descrizione del contenuto Spatial Data Transfer Standard (SDTS) Standard per il trasferimento di dati tra software per la gestione di dati spaziali 57 29