Acquisizione di immagini

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1 Università di Roma Tor Vergata Anno Accademico Acquisizione di immagini Immagini e Filmati L immagine Un'immagine è un modo di rappresentare in un spazio generalmente piano (a coordinate indipendenti) un oggetto o una scena o una creazione della fantasia. (pittura, stampa, foto, elaborazione elettronica) La possiamo pensare come idealmente divisa in tante piccole aree ognuna delle quali ha in se una quantità di informazione (monocromatica dal nero al bianco con vari livelli di luminosità, livelli di grigio) (colori con le tonalità e la luminosità dei tanti colori dell arcobaleno) 2 1

2 Definizione/Risoluzione dell immagine I due termini vengono spesso usati per indicare lo stesso concetto. Ambedue servono a dare una indicazione sulla qualità dell immagine stessa. La definizione è qualitativa (elementi totali) La risoluzione si misura in elementi / lunghezza Dot/in Pixel/in - Dot/cm - Pixel/cm 3 Unità di misura Dot è usato per le stampanti Rappresenta il numero di punti singolarmente riproducibili sul supporto Pixel è usato per gli schermi Rappresenta il numero di elementi emittenti distinti presenti sullo schermo utilizzato Da sottolineare che la fotografia tradizionale su pellicola/carta ha una risoluzione di dot/in D 4 2

3 Acquisizione di immagini Scanner Nero =0 Bianco= (127,255,127,255, ) 30 * 18 = 540 pixel 5 Risoluzione di acquisizione Risoluzione 75 pixel per pollice (matrice 50x12 = 600 pixel) Risoluzione 100 pixel per pollice (matrice 75x 18 = 1350 pixel) Risoluzione 150 pixel per pollice (matrice 100x24 = 2400 pixel) Un elemento corrisponde a 1/4 di elemento di 75 px/in 6 3

4 Risoluzione di acquisizione Risoluzione 200 px/in (matrice 150x36 = 5400 pixel) Risoluzione 300 pixel per pollice (matrice 200x48 = 9600 pixel) Un elemento corrisponde a 1/16 di elemento di 75 px/in Risoluzione 75 px/in 5 px* 5 px 25 elementi Risoluzione 300 px/in 20 px* 20 px 400 elementi 7 Risoluzione spaziale Con risoluzione spaziale si intende il numero di elementi che vengono rappresentati per un certo spazio piano e viene espressa in varie unità di misura ma sempre come elementi / lunghezza nelle due direzioni spaziali Es. pixel/pollice o pixel/ cm o dot/cm etc. Qualità dell immagine 75 pixel / pollice = 50x12 = 600 valori numerici espressi XXbit La stessa area fisica è rappresentata da un maggior numero di valori 300 pixel / pollice = 200x48 = 9600 valori numerici espressi XX bit 8 4

5 Stampante l immagine è prodotta attraverso matrici di punti elementari Risoluzione di stampa Alfanumeriche Grafiche Si parla spesso di densità di dot piuttosto che di risoluzione in dot/in (stampanti colore) 9 Visione a colori (fotopica)

6 colori del video Quasi tutte le intensità e le sfumature di colore si possono ottenere dalla combinazione di tre colori primari o fondamentali ROSSO - VERDE - BLU 11 Diagramma cromatico CIE CIE Commissione internazionale per l illuminazione

7 Mescolanze dei colori Premesso che non esistono colori primari ma solo modelli matematici che permettono grazie all associazione di varie tinte di ottenerne delle altre Il colore primario può essere pensato come quel colore non ottenibile dalla combinazione di altri ma che in combinazione con un altro produce un nuovo colore Colori primari nella sintesi additiva sono Rosso Verde Blu da cui la sigla RGB (Red Green Blue) La sintesi additiva è definita per la mescolanza di colori prodotti da sorgenti attive emittenti Colori primari nella sintesi sottrattiva sono Ciano-Magenta-Giallo CMYK (Cyan Magenta Yellow K key black) La sintesi sottrattiva è definita per la mescolanza dei colori ottenuti dall illuminazione con sorgenti attive su oggetti non emittenti. E improntata al risultato ottenuto in base alle lunghezze d onda emesse dall illuminatore e riflesse dall oggetto illuminato. (non assorbite dall oggetto illuminato). Sintesi additiva Sintesi sottrattiva 13 Interpolazione 15 7

8 Interpolazione e aumento della risoluzione Una modalità per migliorare la qualità di una immagine è aumentare la sua risoluzione aumentando il numero di pixel / cm. Si possono calcolare i valori di colore per i pixel non acquisiti partendo dai valori di due pixel contigui di cui si conosce il valore e approssimando i nuovo pixel centrale con il valore ottenuto sulla retta che congiunge i valori dei pixel conosciuti per ogni singolo colore. 16 Distribuzione dei colori 17 8

9 18 Schermi LCD 19 9

10 Le sorgenti del video Tanto maggiore è il numero di pixel per riga ed il numero di righe, tanto maggiore sarà la nitidezza/qualità dell immagine pixel/riga righe/quadro VGA = pixel SVGA = pixel XGA = pixel UGA = pixel 20 colori del video Il singolo pixel può essere inoltre di colore variabile colori per pixel spazio per la memorizz. Bianco/Nero Nero/Rosso/Verde/Blu 16 colori 1 solo bit 2 bit 4 bit Palette di colori predefiniti dal produttore del software 21 10

11 colori del video Il singolo pixel può essere inoltre di colore 256 colori 8 bit = 1 Byte colori 16 bit = 2 Byte colori 24 bit = 3 Byte 22 Risoluzione di acquisizione La quantità di informazione associata ad una immagine essendo essa una superficie si incrementa con il quadrato della risoluzione Se consideriamo un pollice quadrato di superficie Risoluzione 50 dpi pixel Risoluzione 100 dpi pixel Risoluzione 200 dpi pixel Risoluzione 400 dpi pixel 23 11

12 Profondità del colore Avendo convenzionalmente stabilito che con i tre colori di base RGB è possibile, combinandoli opportunamente, ottenere una buona riproduzione dei colori naturali, per profondità del colore si intende il numero di bit utilizzati per rappresentare l intensità di ogni singolo colore base. Il pixel se rappresentato da: 1 bit può essere solo acceso o spento 4 bit può assumere 16 (2 4 ) diversi configurazioni (colori) 8 bit può assumere 256 (2 8 ) diverse configurazioni 16 bit può assumere (2 16 ) diverse configurazioni 18 bit può assumere (2 18 ) diverse configurazioni 24 bit può assumere (2 24 ) diverse configurazioni 24 Rappresentazione/Codifica dei colori Rappresentazione con Red Green Blue Angolo Saturazione Luminosità 25 12

13 colori del video un immagine con 256 colori/pixel usa 1 Byte per pixel 640 x 480= pixel Byte 800 x 600= pixel Byte 1024 x 768= px Byte 1920 x 1080 = px B 26 colori del video un immagine con colori/pixel usa 2 Byte per pixel 640 x 480 = pixel Byte 800 x 600 = pixel Byte 1024 x 768 = px Byte 1920 x 1080 = px B 27 13

14 colori del video un immagine con colori/pixel usa 3 Byte per pixel 640 x 480= pixel Byte 800 x 600= pixel Byte 1024 x 768= pixel Byte 1980 x 1080 = px Byte 28 Formato immagini BMP Bit MaP (formato origine) GIF (Graphic Interchange Format) 8 bit true color si basa su tavolozza precostituita PNG (Portable Network Graphics) TIF (Tagged Image File Format) RAW ( grezzo ) true color true color 32 bit formato nato dalle specifiche dei sensori per l acquisizione di immagini fotografiche memorizza i dati grezzi prodotti direttamente dal sensore per poi essere successivamente elaborati 29 14

15 Formato immagini JPG (Joint Photographic Expert Group) true color anche indicato con JPEG, con perdita di dettagli poco percepibili dall occhio la profondità e la risoluzione possono essere ridotte dall utente, ma con maggior perdita di dati 30 Confronto visivo tra un particolare di immagine salvato usando diverse % di compressione con l algoritmo standard JPEG dimensioni relative a diverse % di compressione Es. compressione JPEG Compressione 1% Compressione 50% Particolare Originale BIT MAP Compressione 99% Compressione 80% 31 15

16 Filmati Il filmato è una sequenza di immagini presentate in successione al sistema visivo che risponde alle sollecitazioni con periodi di refrattarietà nel campionamento. (frame/sec) Questa caratteristica permette di scendere fino a frequenze di presentazione delle immagini a circa 10 frame/sec senza che si abbia la percezione di sfarfallamento Nella cinematografia è usato 24 fps Nella televisione 25 fps in Europa e 30 fps in America 32 Quantità di informazione digitale Es. sistema a 50 fps e ogni frame da 1920x1080 pixel 1920 / 1080 = pixel * 3 byte = byte/frame *50 = byte/sec SISTEMI DI COMPRESSIONE Mpeg1, Mpg2, Mpg4, Moving Pictures Experts Group 33 16