Ejemplo. Los chips CMOS suelen usarse en aplicaciones que necesitan una velocidad de muestreo muy alta.
Capturado a 2.000 imágenes por segundo.
También son útiles, por ejemplo, en cámaras lineales.
Ejemplo. Aplicación en foto-finish.
Capturado aprox. a 1.000 columnas por segundo.
+
¡OJO! la imágenes capturadas por una cámara no siempre corresponden a lo que ve el ojo humano.
Lo que el ojo no ve: tanto los chips CCD como los CMOS son sensibles a la radiación infrarroja…
… como la emitida por un mando a distancia.
+
Existen otros muchos tipos de dispositivos de captura, usados con imágenes de información no luminosa.
Ejemplos.
Imagen de ultrasonidos (ecografía)
TAC (Tomografía axial computerizada)
Imágenes de profundidad
Conclusiones
La tecnología predominante son los dispositivos basados en CCD y CMOS.
Ambos consisten en arrays de fotodetectores construidos sobre un semiconductor de silicio.
Parámetros más relevantes: número de píxeles del array y nivel de ruido.
Otros parámetros (zoom, enfoque, distancia focal, etc.) dependen de la óptima de la cámara.
En cada aplicación la mejor opción puede ser diferente.
Formatos de almacenamiento.
Existen muchos formatos. Podemos destacar: BMP, GIF, PNG, JPG, TIFF, etc.
Diferencias entre los formatos:
Niveles de profundidad admitidos:
1 bit ? Imágenes en blanco y negro
1 byte ? Escala de grises o paleta de 256 colores
3 bytes ? Modelo RGB
Tipo de compresión:
Sin pérdida: RLE, LZW, Huffman
Con pérdida: mediante FFT, DCT, wavelets
Otras características:
Posibilidad de definir de transparencias
Diferentes imágenes en un mismo archivo (animaciones)
Como resultado, según la aplicación será más adecuado uno u otro formato. +
Almacenamiento de imágenes mediante paleta
Paleta de colores: es una tabla de tamaño n, donde cada posición es un color (normalmente en RGB).
El valor de un píxel de la imagen hace referencia a la paleta.
Número de bits/píxel ? Tamaño de la paleta.2 bits = 4 colores; 3 bits = 8 colores; 4 bits = 16 colores; …
R= 51G= 153B= 255
Almacenamiento de imágenes mediante paleta
Normalmente, las paletas no suelen ser de más de 256 colores (1 byte por píxel).
Si la imagen originalmente tiene más colores, es necesario reducir los colores ? Seleccionar los más usados.
Resultado: hay una pérdida de información de color.
Sin paleta
Con paleta (256 colores)
Tipos de compresión
Compresión sin pérdida: si se comprime y luego se descomprime se obtiene la misma imagen.
Compresión con pérdida: no se obtiene la misma imagen, hay una pérdida de calidad en la imagen.
Compresión RLE (Run Length Encoding): sin pérdida. Se basa en detectar la repetición de un mismo valor.
Un valor no repetido se almacena directamente.
Un valor repetido se almacena de forma especial, mediante un par (Valor, Nº repeticiones).
Ejemplo. Icono bandera: 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 0, 1, 1, … Imagen comprimida: (3, 3), (4, 6), 0, (1, 2), …
Compresión RLE (Run Length Encoding)
La compresión/descompresión es muy sencilla y rápida.
Pero, ¿funcionará bien?
En imágenes con muchas regiones uniformes la compresión será alta.
Ocurrirá en dibujos “pintados a mano”.
En imágenes fotográficas, con RGB, difícilmente se repetirá un valor.
La compresión será escasa o nula.
Compresión LZW (Lempel Ziv Welch): sin pérdida.
Es un método sustitucional o basado en diccionario.
Idea: si una misma secuencia de valores se repite varias veces, hacer referencia al sitio donde se repite.
Ejemplo. Supongamos que queremos comprimir un texto.
Entrada: “Pablito clavó un clavito ¡Qué clavito clavó Pablito!”
Diccionario: #1 = Pablito; #2 = clavó; #3 = clavito
Comprimido: “#1 #2 un #3 ¡Qué #3 #2 #1!”
¿Funcionará bien?
Igual que el anterior, el funcionamiento óptimo será con dibujos (más que con fotos), y especialmente usando paletas de colores. Compresión en torno al 50%.
Compresión con pérdida: mediante FFT (Transformada Rápida de Fourier), DCT (Transformada Discreta del Coseno), wavelets, etc.
Idea: si se permite cierta pérdida en la calidad de las imágenes es posible alcanzar cotas más altas de compresión.
Cuanta más compresión, más pérdida de calidad.
La mayoría de las técnicas están basadas en análisis frecuencial de las imágenes.
Recordatorio. Descomposiciónen series de Fourier: cualquierseñal continua se puedeexpresar como una sumade señales sinusoidales.
Compresión mediante DCT en JPG:
Idea parecida a la FFT, pero usando cosenos y en dos dimensiones.
Explicación intuitiva:
Las imágenes se dividen en bloques de 8×8 píxeles.
Existe un catálogo estándar de bloques de 8×8 píxeles (similar la paleta, pero con bloques y predefinida).
1
2
3
4
5
6
7
8
Poca pérdida
Cada bloque de 8×8 de la imagen es sustituido por el número del catálogo que sea más parecido.
Imagen de entrada
Imagen comprimida
Mucha pérdida
Compresión mediante DCT en JPG:
Es posible ajustar el nivel de compresión modificando el tamaño del catálogo de bloques.
Catálogo pequeño ? Mucha compresión, pocos bits por cada gloque de 8×8, pero poca calidad.
Catálogo grande ? Poca compresión, muchos bits por cada bloque, pero alta calidad.
Sin comprimir
Ratio 1:4
Ratio 1:10
Ratio 1:26
Ojo, es una ima-gen pequeña
Formato BMP (Windows Bitmap)
Fue desarrollado por Microsoft para la permitir una rápida entrada/salida por disco/pantalla.
Características:
Permite muchos niveles de profundidad: 1 bit por píxel (2 colores), 4 bits (16 colores), 8 bits (escala de grises o paleta), 16 bits (Hi-color) y 24 bits = 3 bytes (True-color).
Utiliza compresión sin pérdida: RLE o sin comprimir.
Almacenamiento bottom-left y entrelazado de canales.
Ventajas:
No hay pérdida de calidad en las imágenes.
La lectura y escritura son muy rápidas.
Formato muy sencillo: cabecera + datos.
Formato BMP (Windows Bitmap)
Inconvenientes:
El tamaño de las imágenes es excesivamente grande, sobre todo en imágenes fotográficas. Tamaño de imagen = (aprox.) ancho*alto*bits_por_pixel
No adecuado para transmisión por red.
Poco popular fuera de los entornos de MS Windows (aunque está libre de patentes).
Aplicaciones:
Aplicaciones que requieran una rápida salida por pantalla.
Aplicaciones donde no deba haber pérdida de calidad, aun a costa del tamaño.
Formato BMP (Windows Bitmap)
Ejemplos:
Resolución: 512×384
Profundidad: 24 bits/píxel
Tamaño: 576 Kbytes
Resolución: 400×308
Profundidad: 24 bits/píxel
Tamaño: 167 Kbytes
Formato GIF (Graphics Interchange Format)
Desarrollado por Compuserve en 1987 para la rápida transmisión de imágenes en color por las redes.
Características:
Mucho más restringido que TIFF y que BMP.
Basado en uso de paletas, de hasta 256 colores.
Usa el algoritmo de compresión LZW.
Ojo: LZW es compresión sin pérdida, pero el uso de paletas implica una pérdida de información de color.
Permite definir transparencias. Se puede definir una entrada de la paleta como “transparente”.
Un fichero puede contener múltiples imágenes. Esto permite crear animaciones sencillas.
Formato GIF (Graphics Interchange Format)
Paleta: 32 colores
Tamaño: 33 Kbytes
Paleta: 256 colores
Tamaño: 87 Kbytes
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