A abordagem mais conhecida do processamento de imagens é a da segmentação e medição dos objetos segmentados. Mas ela não serve para tudo. Hoje vou deixar o Prof, Juca falar um pouco: ele vai mostrar quando e porque algumas tentativas de segmentação não fazem sentido, por isso não produzem bons resultados.

Imagem de uma superfície, em escala nanométrica.

Outro dia um leitor deste blog enviou uma imagem de uma superfície, obtida por Transmission electron microscopy, perguntando como poderia segmentar e medir as ranhuras encontradas. Como não era algo trivial, e não consegui encontrar uma solução simples em meus testes, repassei o email para o Prof. Juca, que me orientou no mestrado e coordena o Laboratório de Processamento de Imagens e Simulação Computacional.

Transcrevo aqui parte da resposta dele, porque sei que vai ser de ajuda para ampliar a visão de muitos dos que buscam uma saída para um problema semelhante:

O que todos os métodos de segmentação têm em comum é que são aplicáveis a objetos que, por sua natureza, podem ser claramente distinguidos das suas vizinhanças e/ou individualizados. Assim, por exemplo, a segmentação da imagem de uma pedra sobre uma mesa de madeira pode ser difícil devido à semelhança de cor, ou à complexidade de suas texturas e sombras. No entanto, uma pedra tem um contorno físico bem determinado, o qual pode ser sentido através do tato, e isto justifica a busca pela sua delimitação em uma imagem. Portanto, ainda que de difícil solução, este é um problema logicamente bem formulado. Uma pedra é um objeto de natureza física diferente de uma peça de madeira, que pode ser fisicamente separada da sua vizinhança momentânea.

Observe agora as fotos de nuvens contra um céu claro que envio em anexo a esta mensagem. Nenhum método de segmentação automático, como também nenhum humano usando um apontador, será capaz de traçar de forma única a fronteira entre as nuvens e o céu, pela simples razão de que elas não existem! A Wikipedia, por exemplo, define nuvem como “um conjunto visível de partículas diminutas de gelo ou água em seu estado líquido ou ainda de ambos que se encontram em suspensão na atmosfera”. Estas partículas ou gotículas são parte constituinte da atmosfera. A sua concentração varia continuamente de um lugar para outro, em função de outras condições atmosféricas como, por exemplo, pressão, temperatura e concentração de vapor d’água. Apenas acontece que, devido a estes fatores, em alguns lugares do céu a concentração de partículas de gelo e/ou gotículas de água é maior do que em outros. Por isso as nuvens tem “fronteiras” difusas, onde o branco que as identifica se mistura com o azul do céu sem que se possa dizer com precisão absoluta, em que ponto começam ou terminam. Portanto, o problema de buscar a delimitação de uma nuvem está condenado ao fracasso por estar logicamente mal formulado.

Nuvem: “um conjunto visível de partículas diminutas de gelo ou água em seu estado líquido ou ainda de ambos que se encontram em suspensão na atmosfera”.

É claro que é possível identificar o tamanho de uma nuvem desde que algum critério de resolução seja estabelecido, e que é possível inclusive identificar classes morfológicas razoavelmente bem definidas, entre as quais ocorrem nuvens com fronteiras mais abruptas, ou agudas. Mas o fato irrefutável é que, em todos os casos, se a resolução for mudada, um resultado diferente será obtido.

Até onde vai o meu conhecimento e experiência, o problema de contar e medir individualmente as “ranhuras” na superfície do material esfoliado está logicamente mal formulado, por razões análogas às que apresentei no caso das nuvens. Por isso, nenhum método de segmentação produzirá um resultado único, independente de resolução ou, por extensão, independente da subjetividade do usuário. Observe que há ranhuras de todos os “tamanhos” e “profundidades” cujo início e fim não podem ser claramente identificados nem mesmo visualmente. Há inclusive ranhuras sobrepostas. (Onde termina uma e começa outra?) A razão para essa indefinição é que as ranhuras são parte da superfície, assim como as partículas de gelo e água são parte da atmosfera. As ranhuras são rugosidades da superfície ou linhas em que a superfície está “aberta”, isto é, parcialmente desconectada (ou solta). Não é possível separar completamente essas linhas do restante da superfície porque elas são parte da superfície.

Aí está a importância de se formular um problema, que é uma etapa da pesquisa que muitos de nós encaramos como uma formalidade que precisa constar no projeto/relatório.

A técnica usada para abordar um problema sempre vai depender do problema em si, e da resposta que se espera, ou melhor, da resposta que vai ser útil no contexto do problema formulado.

Créditos

• Texto reproduzido: Prof. Dr. José Antônio Trindade Borges da Costa
• Imagem de microscopia: autor prefere não se identificar.
• Nuvens: André Felipe de Medeiros