¿Qué es el Procesamiento de
Imágenes Digitales?
Una imagen puede ser definida como una función
dos-dimensional f(x,y), donde x e y son coordenadas
espaciales, y la amplitud de f en cualquier par de coordenadas se
denomina intensidad o nivel de gris de la imagen en el punto. Cuando x, y
y los valores de la amplitud de f son todos finitos, cantidades
discretas, estaremos ante una imagen digital. El procesamiento de imágenes
digitales concierne al uso del ordenador en el procesamiento de imágenes. Note
que una imagen digital está compuesta de un número finito de elementos, cada
uno de ellos teniendo una particular localización y valor. Esos elementos se
llaman elementos pictóricos, elementos unidad de imagen o píxeles.
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Diferentemente a los seres humanos, que están
limitados a la banda visual del espectro electromagnético (EM), las máquinas de
imagen cubren prácticamente todo el espectro EM desde los rayos gamma hasta las
ondas de radio. Pueden trabajar también con imágenes generadas por fuentes que
los humanos no están acostumbrados a asociar con imágenes. Estas fuentes
incluyen las imágenes ultrasónicas, la microscopía electrónica y las imágenes
generadas por ordenador. En definitiva, el procesamiento de imágenes digitales
concierne a un amplio y variado elenco de campos de aplicación. No existe un
acuerdo unánime de cuáles son los tópicos que cubre el Procesamiento de
Imágenes Digitales y cuáles son sus interrelaciones con otras áreas como Visión
por Ordenador o Informática Gráfica.
Desde los años sesenta del siglo pasado, el
procesamiento de imágenes digitales se ha convertido gradualmente en una de las
áreas de investigación científica más importantes. Sin embargo, como cualquier
algoritmo de procesamiento de imágenes requiere una vasta capacidad de procesamiento,
su desarrollo limitado ha estado en las manos de unos pocos expertos. Pero con
el desarrollo rápido de los ordenadores, muchas personas han ido apuntando su
gran interés por el procesamiento de imágenes. El desarrollo del procesamiento
de imágenes está siendo acelerado aún más con el rápido avance de las
tecnologías relacionadas con la computación en paralelo, la maximizada
capacidad de memoria de los chips, y el sistema de visualización en color de
alta-resolución.
Que es una Interfaz Gráfica de
Usuario (GUI).
En los sistemas informáticos, la relación
humano-computadora se realiza por medio de la interfaz, que se podría definir
como mediador. Cuando existen dos sistemas cualesquiera que se deben comunicar
entre ellos la interfaz será el mecanismo, el entorno o la herramienta que hará
posible dicha comunicación.
- La interfaz física: un ratón y un teclado que sirven para introducir y manipular datos en nuestro ordenador.
- La interfaz virtual o interfaz gráfica (GUI) que permite, mediante iconos (cursor + objetos gráficos metafóricos), interactuar con los elementos gráficos convirtiendo al ser humano en usuario de la aplicación.
Estas dos mediaciones son relaciones del tipo
entrada de datos (input). Al igual que tenemos una entrada, necesitamos
algo que facilite la salida de datos (output), para esto tenemos, por
ejemplo, la pantalla de la computadora, donde se visualizan estas interfaces
gráficas, o la impresora, donde se imprimen los datos.
En definitiva GUI es una interfaz de usuario en la
que una persona interactúa con la información digital a través de un entorno
gráfico de simulación. Este sistema de interactuación con los datos se denomina
WYSIWYG (What you see is what you get, ‘lo que ves es lo que obtienes’),
y en él, los objetos, iconos (representación visual) de la interfaz gráfica, se
comportan como metáforas de la acción y las tareas que el usuario debe realizar
(tirar documento = papelera). Estas relaciones también se denominan interfaces
objetos-acción (object-action-interface, OAI).
Para diseñar una interfaz es necesario pasar por
cuatro etapas:
- Análisis de requerimientos del producto, análisis de las tareas. Conocimiento del usuario. Generación de posibles metáforas y análisis del tipo de diálogo. Revisión.
- Generación de prototipos virtuales (layouts) o físicos para investigar desde lo general hasta el detalle. Desarrollo de la aplicación, del sitio o del sistema.
- Planificación (desarrollo del plan, definición de las medidas, selección de participantes, formación de observadores, preparación de los materiales). Test (prueba piloto, test con usuarios).
- Conclusión (análisis de los datos, elaboración del informe, resultados y recomendaciones). Comparación con estándares (internos y/o externos), versiones anteriores del mismo producto y productos competidores. Verificación de las diferencias. Generación de nuevas metas.
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Coimo Funciona una GUI
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Con todas estas fases cubiertas conseguiremos
ajustar las necesidades y acercarnos más a la meta deseada de transparencia y
flexibilidad de uso de una interfaz gráfica de usuario.
Formatos gráficos de
almacenamiento
Al momento de almacenar una imagen digital podemos
elegir de entre varios formatos en que la información de tonos, brillos y
contrastes va a ser recogida. Unos de ellos son comprimidos: algunos con
pérdidas y otros sin ellas; otros en cambio no tienen compresión alguna. En
algunos casos nos importará que ocupen poco espacio porque tengamos memoria
limitada, o porque queramos que tarden poco en descargarse desde Internet. En
otros casos, nos interesará tener la máxima calidad posible y poco importará el
espacio que puedan ocupar.
Características de una imagen
digital
Dos son las características fundamentales que
varían entre los diferentes formatos:
·
Profundidad
de color: se trata del número máximo de colores diferentes que puede contener
una imagen en un formato.
·
Compresión:
si el almacenamiento de la información binaria es tal cual, o previo paso por
una etapa de compactación de la información.
¿Compresión o no compresión?
Obviamente, las imágenes en formatos comprimidos de
un tamaño y profundidad de color dados ocupan menos que las no comprimidas. Al
mismo tiempo, sucede que al abrirlas y escribirlas tras haberlas modificado hay
que descomprimirlas en el primer caso y comprimirlas en el otro. Sin embargo,
estos procesos de compresión/descompresión no llevan apenas tiempo.
Realmente, la pregunta no es tanto: ¿Compresión o
No compresión? sino ¿Compresión con pérdidas o no?
¿Qué significa compresión con pérdidas?
Se trata de un mecanismo de compactación de la
información de las imágenes digitales en que se consiguen unos elevados ratios
de compresión. Aunque conllevan una pérdida en la información y por tanto en la
calidad de la imagen. En los formatos de compresión con pérdidas se aplican algoritmos
que permiten decidir cuál es la información menos relevante para el ojo humano
y la desechan. A mayor cantidad desechada mayor compresión, menor espacio, pero
también menor calidad.
Formatos de ficheros de imágenes
digitales
TIFF (Tagged Image File Format o formato de archivo
de imágenes con etiquetas): es uno de los formatos de almacenamiento sin
pérdidas que usan muchas cámaras digitales. También se usa en los programas de
retoque de imágenes digitales. Es un formato de almacenamiento de la más alta
calidad. Admite una profundidad de color de 64 bits, aunque gracias al uso de
un algoritmo de compresión sin pérdidas consigue reducir su nivel de espacio.
RAW (en inglés significa crudo): se usa como
alternativa a TIFF. Consiste en almacenar directamente la información que
procede del sensor de la cámara digital. Si hubiera que convertirla a TIFF el
proceso tendría una mayor demora y requeriría mayor espacio de almacenamiento.
Los formatos RAW suelen ser distintos entre los fabricantes. Como inconveniente
tiene que para poder trabajar con las imágenes en un PC o para imprimirlas hay
que llevar a cabo su conversión a otro formato estándar, lo cual lleva un
cierto tiempo. Sin embargo, el nivel de calidad que tienen las imágenes en RAW
es semejante al de las imágenes TIFF.
JPEG (Joint Photographic Experts Group o Grupo de
Expertos en un Conjunto de Fotografías): es uno de los formatos más
populares, siendo uno de los más usados también en Internet. Permite almacenar
y transmitir las imágenes ocupando muy poco espacio, aunque con pérdidas de
calidad. Afortunadamente se puede decidir el nivel de pérdidas (y por tanto de
calidad) que se desea tener. Aún con los niveles de calidad más altos en JPEG
el ahorro de espacio es considerable frente a, por ejemplo, un fichero TIFF.
GIF (Graphics Interchange Format o Formato de
intercambio de gráficos): es el otro gran conocido de los internautas.
Utiliza un algoritmo de compresión sin pérdidas. Sin embargo, la calidad en las
imágenes no llega a ser muy alta por su limitada profundidad de color (sólo 8
bits). Permite transparencias e imágenes rodantes (que reciben el nombre de
GIF’s animados).
PNG (Portable Network Graphics o Gráficas Portables
para Red): otro de los formatos de Internet, aunque no tan popular como los
dos anteriores. Ha sido concebido como el sustituto de GIF, incrementando su
profundidad de color (hasta los 48 bits) y usando un mecanismo de compresión
sin pérdidas mejorado.
PSD (Extensión de los ficheros creado por Photoshop):
se trata del formato nativo del conocido programa de retoque fotográfico
Photoshop. Admite capas, texto y almacena el estado de edición / manipulación
en que puede haber quedado una imagen. Permite almacenar las imágenes con la
calidad más alta, aunque a costa del uso de un gran espacio en disco.
Hardware y Software disponibles
para la Graficacion
Hardware:
Un sistema gráfico tradicional consta de cuatro
componentes: procesador, unidad de procesamiento gráfico, dispositivos de
entrada y dispositivos de salida. El procesador desempeña un papel central en
cualquier sistema gráfico y cada uno de los demás componentes debe comunicarse
en algún momento con otro, o con el procesador mediante un canal de datos.
Generalmente el dispositivo principal de salida de
un sistema gráfico es un monitor de video. El tipo más común es un CRT y
actualmente se incrementa el uso de los LCD.
La pantalla de video que utilizan la mayoría de las
microcomputadoras se dividen en pequeños puntos. Cada uno de esos puntos se
denomina pixel (picture element). Discretamente, el CRT es representado por una
rejilla de líneas verticales y horizontales.
A cada línea horizontal se le conoce como línea de
barrido mientras que la presentación de video se denomina presentación por
barrido.
Pantalla LCD
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La calidad de una presentación por barrido se
describe de acuerdo a su resolución. La resolución se determina por el número
de líneas de barrido y pixeles por línea. Cuanto mayor sea la resolución más
detallada resultará la imagen. Las presentaciones de baja resolución tienen
cerca de 300 líneas de barrido, cada una con aproximadamente 400 pixeles. Las
presentaciones de alta resolución tienen por lo menos 1000 líneas de barrido,
con más de 1000 pixeles por línea.
La cantidad de memoria de video requerida para
almacenar una pantalla se determina multiplicando el número de pixeles
horizontales, el número de pixeles verticales y el número de bytes usados para
codificar un pixel. Memoria de video = Res. H x Res. V x Núm. de bytes
por pixel.
El controlador de video es un dispositivo de
hardware que lee el contenido de la memoria de video y lo deposita en un buffer
de video, para luego convertir la representación digital de una cadena de
valores de pixeles en señales analógicas de tensión que se envían en serie a la
pantalla de video. Siempre que el controlador encuentra un valor de 1 en la
memoria de video, se envía una señal de alta tensión al CRT, el cual enciende
el pixel correspondiente en pantalla.
Tarjeta de Video
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El usuario de un sistema gráfico se comunica con el
programa por medio de ciertos dispositivos de entrada y obtiene los resultados
en los dispositivos de salida, el hardware gráfico también incluye a las
tarjetas gráficas.
Software:
Una representación gráfica consisten en un conjunto
de pixeles que se obtiene a partir de una idea de más alto nivel; como puede
ser la descripción de la gráfica en términos de líneas, arcos, colores etc. o
incluso en términos de objetos tridimensionales, puntos de vista e iluminación.
El cómo llegar de estas descripciones de alto nivel
al conjunto de pixeles final es algo de lo que las diferentes partes del
sistema se deberán encargar; por lo general el programador dispone de una serie
de librerías de programación gráfica que le permiten escribir aplicaciones sin
tener que llegar a conocer en detalle el hardware sobre el que se ejecutará su
código, y sin tener que escribir desde el principio miles de procedimientos
que, además, distan de ser triviales. Ejemplos de estas librerías podrían son OpenGL de
SGI y Direct3D de Microsoft.
Por lo general, estas librerías permiten trabajar
creando estructuras en un sistema de coordenadas local, integrar estas
estructuras en una escena más compleja que utilizan un sistema de coordenadas
global o “de mundo”. De algún modo, el software transformara estas coordenadas
de dispositivo normalizado (independiente de las dentaduras características
físicas del dispositivo real) y en un último paso estas se ajustaran el rango
de salida del dispositivo final.
Los bloques de construcción básicos se conocen como
primitivas y pueden incluir desde un mínimo de líneas, círculos, caracteres,
etc. En dos dimensiones hasta mallas de polígonos tridimensionales,
definiciones de luces, etc.
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| Graficacion con fismatlab |
Conclusión.
Como conclusión el procesamiento de imágenes
digitales, en términos generales, envuelve al reconocimiento de imágenes 2D, 3D
y secuencias de imágenes mejor conocidas como animaciones. El procesamiento de
imágenes se caracteriza principalmente por el uso de software editor de
imágenes el más popular y conocido es Photoshop de adobe, con el cual se pueden
retocar, reconstruir, aplicar diferentes filtros, etc, a una imagen previamente
seleccionada e incluso podemos crear nuevas imágenes con este software.
Con el constante avance de la tecnología de
computadoras, el entorno grafico es lo de hoy, y es que el entorno de línea de
comandos ha quedado prácticamente obsoleto, y es que las interfaces graficas de
usuario están presentes en nuestra vida diaria y no necesariamente tenemos que
ser afines a las ciencias de computación, basta con ver nuestro móvil o
Smartphone y este está completamente diseñado en una interfaz gráfica de
usuario, también con el auge que han traído las tablets y es que están
diseñadas completamente en interfaces graficas de usuario, y que decir de los
sistemas operativos que cada día son más fáciles de utilizar gracias a su ambiente
gráfico y basta con ver las versiones más nuevas de Windows y Mac.
Los dispositivos de hardware y software son muy
necesarios para para poder utilizar esta técnica de graficación, cada
componente del hardware tiene una función específica, la tarjeta gráfica se
encarga del procesamiento de la imagen y el monitor de mostrarnos dicha imagen,
al igual que existen distintos software desde los más sencillos como un visor
de imágenes que nos permiten verlas, o software más complicado que nos permita
manipular las imágenes.
Bibliografía
http://www.vicomtech.org/t1/e7/procesamiento-de-imagenes
http://www.ecured.cu/index.php/Interfaz_gr%C3%A1fica_de_usuario_%28GUI%29
http://giga.cps.unizar.es/~spd/work/curso_hs/
https://sites.google.com/site/ticvalcarcel/optimizacion-de-imagenes-para-internet/tipos-de-imagenes-y-formatos
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