Processamento de imagens na prática

Resolução espacial, ou o tamanho do pixel em imagens digitais

Outro dia alguém reclamou, em uma lista de discussão que eu acompanho, que ao dar zoom na sua imagem ela ficava “pixelizada” (é, essa palavra já existe… tem mais de 5 mil resultados no google). Perguntou se tinha como o programa resolver isso, para o zoom ficar mais “lisinho”, e ele poder medir circularidade, área, etc.

borboleta_amarela

Só um exemplo...

Quem já conhece imagens digitais há tempos achou engraçado (ou trágico… pobre criança), mas a verdade é que o conceito de imagem digital não está tão claro assim para a maioria das pessoas, quando elas iniciam seus primeiros projetos com o uso de imagens.

Para quem usa microscópio, é comum [inconscientemente] pensar no zoom como um aumento a mais, mas infelizmente não é assim que funciona. O nível de detalhes que se pode ver numa imagem depende de algo que se costuma chamar de resolução espacial, ou amostragem espacial. Se você reconheceu a palavra amostragem, está no caminho certo. Vamos a um exemplo prático:

Uma linha

Digamos que eu tenha desenhado uma linha com uma caneta em um pedaço de papel. Ela seria contínua. Observá-la com um microscópio poderia revelar imperfeiçoes do papel, áreas mais grassas ou finas,… mas nunca quadradinhos. Os quadradinhos (pixels) aparecem quando se transfere para o formato digital / discreto uma informação que era analógica / contínua.

Uma imagem

No momento em que o sensor (ccd, por exemplo) captura a imagem, acontece uma discretização da informação, para que ela possa ser representada digitalmente.

Como o sensore divide a imagem em...

Como um sensor divide a imagem em porções discretas e coleta uma cor (média) para cada uma delas.

Imagine que a borboleta é real, não uma imagem. A imagem forma-se no sensor da câmera fotográfica. Este sensor tem a tarefa de dividir a imagem (que é contínua) em porções discretas, e capturar um valor de cor (na verdade 3, um para cada canal RGB) para cada uma destas porções discretas, chamadas de pixels.

Quanto mais pixels tiver a imagem final, ou seja, quanto maior for a resolução espacial, mais detalhes do objeto real podem ser observados na imagem.

Em microscopia, isto significa que todo o aumento necessário deve ser conseguido com o microscópio, para que se capture a imagem com resolução suficiente.

E qual é a resolução suficiente? Isso depende so que se quer calcular/observar. Para quem precisa medir a área de alguns objetos com precisão de 0,001 mm quadrados, por exemplo, um píxel deve equivaler a, no máximo 0.001 mm quadrados.

E a reamostragem?

A maioria dos softwares possui um comando chamado de redimensionar ou reamostrar, ou resampling. esta ferramenta serve para alterar o temanho dos pixels. Mas ela não faz milagre. Não há como recuperar uma informação que nunca foi armazenada.

O que o resampling faz é uma interpolação dos valores dos pixels para tornar a imagem esteticamente mais aceitável. Quando se quer dobrar ou triplicar o tamanho da imagem para ilustrar um artigo ou apresantação o resultado é bom.

Reamostragem da imagem obtida no exemplo.

Reamostragem da imagem obtida no exemplo.

Já no meu exemplo com a borboleta…

As imagens de satélite

Na área de Geoprocessamento, o conceito de resolução espacial faz parte do conhecimento básico que o usuáro precisa ter sobre a imagem que vai analisar.

Satélites possuem resoluções espaciais diferentes de acordo com o escopo para o qual foram consebidos. O CBERS, por exemplo, é um satélite para monitoramento de recursos naturais, com resolução em torno de 20 m quadrados por píxel. Isto é suficiente para identificar rios, lagos, florestas, queimadas, áreas agrícolas e áreas urbanas.

O GeoEye-1, satélite comercial que deve fornecer imagens ao Google Earth em breve, é capaz de captar imagen com até 41 cm quadrados por píxel, o que significa ver casas, carros, ruas e, quem sabe o que mais. Estas imagens podem ser usadas para mepeamentos e monitoramentos urbanos específicos, para indicar o caminho da sua casa a um amigo que vem de longe, ou para ver o mundo… mas ainda não dá para ver o gabarito da prova pela janela da casa do seu professor (quem sabe daqui mais uns anos…).

Esse nível de resolução, usado em uma câmera que as pessoas não têm como saber para quem está apontada gera algumas reações nas pessoas e nos órgãos governamentais. Alguns atentam para o uso militar ou de espionagem… outros lembram que poderá ser possível localizar plantios de ervas proibidas. Indivíduos se preocupam com sua própria privacidade e segurança. O fato é que a privacidade está mesmo encolhendo… (o link é dica da Ladybug) mas esse já não é o assunto deste post. Talvez um outro dia.

Até mais!

Crédito das imagens: As imagens são todas minhas.

7 Comentários para Resolução espacial, ou o tamanho do pixel em imagens digitais

  1. Daniel Alves's Gravatar Daniel Alves - 27 de outubro de 2010 at 17:16 | Permalink

    Tudo bem Gabriela,

    Gostei muito do seu texto e estava querendo utilizar suas imagens para uma apresentação em sala de aula que irei fazer, se permitir.

    Colocarei os devidos créditos a você!

    Abraço,

  2. Mariana's Gravatar Mariana - 17 de setembro de 2011 at 13:06 | Permalink

    Complementou bastante a aula que meu professou me passou.
    Valeu ;)

  3. Eduardo's Gravatar Eduardo - 12 de fevereiro de 2012 at 14:58 | Permalink

    A sua matéria só vem reforçar mais o que penso com relação as imagens de TVs digitais (LCD, LED ou PLASMA).
    Antes tínhamos imagens analógicas, mas que a pele, cabelo ou textura de um ser humano era mais real, visível. Hoje com o digital as imagens ficaram quadradas, cabelos deixaram de ser lisos para serem quebradiços, e a pele de alguém deixa de ser suave e se torna áspera.
    Então pergunto aonde a imagem digital é melhor do que a analógica?

  4. gabriela's Gravatar gabriela - 17 de junho de 2012 at 14:35 | Permalink

    Clareou a minha mente. Valeu mesmo

  5. leczenie zębów gdynia's Gravatar leczenie zębów gdynia - 2 de abril de 2013 at 14:10 | Permalink

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  6. Danilo's Gravatar Danilo - 24 de abril de 2013 at 10:20 | Permalink

    Excelente texto. Só atento para a resolução dos satélites CBERS e GeoEye-1. Você citou a resolução espacial em forma de área (quadrados), mas colocou o valor das “arestas” dos pixels. No caso do CBERS, que possui resolução de 20 m, em área, o pixel possui 20×20, ou seja, 400 m quadrados. Parabéns pelo artigo!

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