UNIDAD 5

AREAS RELACIONADAS A LA GRAFICACION

5.1 PROCESAMIENTO DE IMÁGENES

Un área muy ligada a la de visión computacional es la de procesamiento de imágenes. Aunque ambos campos tienen mucho en común,  el objetivo final es diferente. El objetivo de procesamiento de imágenes es mejorar la calidad de las imágenes para su posterior utilización o interpretación, por ejemplo:

-Remover defectos.

-Remover problemas por movimiento o desenfoque.

-Mejorar ciertas propiedades como color, contraste, estructura, etc.

-Agregar “colores falsos” a imágenes monocromáticas.

ESQUEMA GENERAL DEL PROCESAMIENTO DE IMÁGENES.

En la siguiente figura se muestra un ejemplo de procesamiento de imágenes. La tarea a realizar es mejorar la imagen de entrada, la cual es obscura. La imagen de salida es esencialmente la misma pero de mejor calidad o “más útil".

FORMACIÓN Y REPRESENTACIÓN DE LA IMAGEN.

La formación de la imagen ocurre cuando un sensor (ojo, cámara) registra la radiación (luz) que ha interactuado con ciertos objetos físicos. La imagen obtenida por el sensor se puede ver como una función bidimensional, donde el valor de la función corresponde a la intensidad o brillantez en cada punto de la imagen (imágenes monocromáticas, conocidas como imágenes en “blanco y negro"). Generalmente, se asocia un sistema coordenado (x; y) a la imagen, con el origen en el extremo superior izquierdo.

Una función de la imagen es una representación matemática de la imagen. Esta es generalmente una función de dos variables espaciales (x; y):

 

 I = f(x; y) 

Donde f representa el nivel de brillantez o intensidad de la imagen en las coordenadas (x; y). Si representamos estas funciones gráficamente, se tienen 3 dimensiones: dos que corresponden a las coordenadas de la imagen y la tercera a la función de intensidad.

Una imagen multiespectral f es una función vectorial con componentes (f1; f2; …, fn), donde cada una representa la intensidad de la imagen a diferentes longitudes de onda. Por ejemplo, una imagen a color generalmente se representa por la brillantez en tres diferentes longitudes de onda:

Una imagen digital es una imagen que ha sido discretizada tanto en valor de intensidad (f) como especialmente, es decir que se ha realizado un muestreo de la función continua. Este muestreo se representa matemáticamente mediante la multiplicación de la función con un arreglo bidimensional de funciones delta:

Donde cada valor de intensidad, fs(x; y), es mapeado o discretizado a un numero, por ejemplo un numero entre 0 y 255. Entonces una imagen digital monocromática puede ser representada por una matriz de NxM, donde cada valor es un numero que representa el nivel de intensidad del punto correspondiente de la imagen. Cada punto se conoce como pixel (del ingles, picture element).

5.2 VISION POR COMPUTADORA

El uso de métodos de gráficos por computadora como ayuda en el análisis científico y de ingeniería se denomina habitualmente visualización científica. Esta involucra la visualización de conjuntos de lados y procesos que pueden ser difíciles o imposibles de analizar sin métodos gráficos. Por ejemplo, las técnicas de visualización se necesitan para tratar la salida de mentes de grandes volúmenes de datos como los monitores de las computadoras, escáneres de satélites y naves espaciales, telescopios de radioastronomía y escáneres médicos.

Actualmente existen múltiples aplicaciones prácticas de la visión computacional, entre estas podemos mencionar las siguientes:

-Robótica móvil y vehículos autónomos.

-Manufactura.

-Interpretación de imágenes aéreas y de satélite.

-Análisis e interpretación de imágenes médicas.

-Análisis de imágenes para astrónoma.

DISPOSITIVOS PARA VISIÓN POR COMPUTADORA

Existen diferentes dispositivos para la captura de imágenes. Dichas imágenes son digitalizadas y almacenadas en la memoria de la computadora. Una vez en la computadora, o en ocasiones desde el mismo dispositivo de captura, la imagen puede ser ya procesada.

Para la adquisición de la imagen se requiere de un dispositivo físico que sea sensible a una determinada banda del espectro electromagnético. El dispositivo produce una señal eléctrica proporcional al nivel de energía detectado, la cual es posteriormente digitalizada. Entre los dispositivos de captura o sensores se encuentran:

-Cámaras fotográficas.

-Cámaras de televisión (vidicón o de estado sólido - CCD).

-Digitalizadores (scanners).

-Sensores de rango (franjas de luz, laser).

-Sensores de ultrasonido (sonares).

-Rayos X.

-Imágenes de tomografía.

-Imágenes de resonancia magnética.

5.3 ANIMACION POR COMPUTADORA

La mayoría de las veces, podemos crear secuencias simples de animación en nuestros programas utilizando métodos de tiempo real, pero en general, podemos producir una secuencia animada en un sistema de visualización por barrido generando una imagen cada vez y guardando dicha imagen completa en un archivo para su visualización posterior. La animación puede verse entonces recorriendo la secuencia completa de imágenes, o bien pueden transferirse esas imágenes a una película. Sin embargo, si queremos generar una imagen en tiempo real, debemos producir las imágenes de la secuencia con la suficiente rapidez como para que se perciba un movimiento continuo. Para una escena compleja, la generación de cada imagen de la animación puede ocupar la mayor parte del ciclo de refresco.

La animación por computadora es el arte de crear imágenes en movimiento mediante el uso de computadoras.
Cada vez más los gráficos creados son en 3D, aunque los gráficos en 2D todavía se siguen usando ampliamente para conexiones lentas y aplicaciones en tiempo real que necesitan renderizar rápido.

Para crear la ilusión del movimiento, una imagen se muestra en pantalla sustituyéndose rápidamente por una nueva imagen en un fotograma diferente. Esta técnica es idéntica a la manera en que se logra la ilusión del movimiento en las películas y en la televisión.
Para crear una cara en 3D se modela el cuerpo, ojos, boca, etc. Del personaje posteriormente se animan con controladores de animación.
En la mayor parte de los sistemas de animación en 3D, un animador crea una representación simplificada del cuerpo del personaje, análogo a un esqueleto o stick figure. La posición de cada segmento del modelo del esqueleto definido por variables de la animación.

ANIMACIÓN EN EL CINE

La industria del cine es una de las que más estudios sobre animación por computadora ha hecho, tanto en efectos visuales como en películas totalmente animadas por computadora. Los estudios de animación Pixar crearon en conjunto con estudios Disney la primera película animada completamente por computadora llamada: Toy Story. Esta además gano el premio de la academia en 1995.

Otros estudios famosos que también producen películas con animación por computadora son Dream Works SKG. Estos estudios fueron creados en 1994 por Steven Spielberg, Jeffrey Katzenberg y David Geffen.

TÉCNICAS DE ANIMACIÓN

Algunas técnicas que se utilizan en la animación tradicional son la de animación con acetatos, la animación basada en cuadros y la animación en sprite.

ANIMACIÓN BASADA EN CUADROS:

Es una de las mas utilizadas. Una película contiene 24 cuadros por segundo, para hacer una secuencia, se van filmando las imágenes cuadro por cuadro y luego se unen para conformar una animación.

ANIMACIÓN BASADA EN SPRITES

Esta animación se refiere a animaciones de objetos sobre fondos estáticos, es decir; lo que cambia son los personajes. Esta técnica es aplicada en los videojuegos. Con el paso del tiempo se han creado nuevas técnicas como Key framing, rotoscopiado, motion control y wavelets.

KEY FRAMING:

El key framing se refiere a establecer posiciones en puntos específicos de       tiempo en una animación y la parte intermediaria la obtiene la      computadora por medio de la interpolación matemática.

ROTOSCOPIADO:

Consiste en una forma más elaborada de key framing. En este caso se               obtienen la posición y el ángulo  de los puntos clave de imágenes reales y               se trata de converger los modelos en computadora con ellos.

MOTION CONTROL:

Esta técnica consiste en obtener posiciones clave de manera automática a partir de un actor real por medio de dispositivos que se conectan a su cuerpo.

WAVELETS:

Esta técnica permite que en una sola imagen se compriman una gran cantidad de datos para acercarse a ella, se vayan viendo los detalles.

La teoría Wavelets es una teoría puramente matemática que ha sido aplicada en distintas áreas, por ejemplo fue utilizada para buscar una mejor manera de transmitir mensajes claros a través de hilos telefónicos, encontrar una mejor forma de interpretar las señales sísmicas e incluso es utilizada por el FBI para codificar su base de datos de 30 millones de huellas dactilares.

CONCLUSIÓN

Durante el estudio de esta unidad podemos concluir que la graficacion es una rama de estudio multidisciplinaria ya que la podemos aplicar a diferentes ramas de la ciencia y el arte para poder producir diferentes productos de estos, ya que el procesamiento de imágenes nos brinda una alternativa para la optimización de estas y al mismo tiempo nos ayuda a poder aplicarla y lograr un resultado deseado que nos pueda ayudar con alguna problemática que tengamos, además cabe destacar que las diferentes visiones y dispositivos de visualización de los gráficos nos brindan una amplia gama de perspectivas donde podemos aprovechar la información que esta nos presenta, pero lo más importante es destacar que la animación y el uso de estas técnicas de graficación están cada vez mas presentes notoriamente en nuestras vidas tanto en ramas de índole profesional, así también como de diversión como lo es el cine y toda la tecnología que se aplica a volver nuestra vida más fácil y más interesante presentando perspectivas cada vez más asemejadas a la realidad.

BIBLIOGRAFÍA

http://graficacionporcomputadora.blogspot.mx/2013/05/53-animacion-por-computadora_8.html

http://itcj-graficacion.blogspot.mx/2011/11/procesamiento-de-imagenes-y-animacion.html 

http://fernandez-torres-jose.blogspot.mx/2012/11/actividades-v-unidad.html

http://glezblancoiris-graficacion.blogspot.mx/2013/05/relleno-de-poligonos.html

http://graficacionporcomputadora.blogspot.mx/2013/05/41-relleno-de-poligonos.html