2 Introdução
O processamento digital de imagens se refere ao uso de um computador digital para manipular, analisar, extrair informações e armazenar imagens digitais.
Não há um consenso em relação ao escopo em que o processamento digital de imagens se insere em relação há outras áreas correlatas, como a computação gráfica e visão computacional (Gonzalez 2008). Na próxima seção iremos descrever um pouco mais das áreas relacionadas. A definição adotada nesse curso obedece a uma das seguintes afirmações:
- Processos e algoritmos que recebem como entrada uma ou mais imagens e devolvem como saída uma ou mais imagens.
- Métodos que extraem um ou mais atributos de imagens.
No início de 1920, uma das primeiras aplicações de imagens digitais foi utilizada na indústria de jornais, onde uma foto foi enviada por cabos submarinos entre Londres e Nova York. O sistema Bartlane de transmissão de imagens reduziu o tempo de transporte de imagens através do oceano Atlântico de semanas para menos de 3 horas (Gonzalez 2008).
![Reprodução de uma foto digital de 1921 criada a partir de uma fita codificada e uma impressora telegráfica [@mcfarlane].](images/01_firstpicture.jpg)
Figura 2.1: Reprodução de uma foto digital de 1921 criada a partir de uma fita codificada e uma impressora telegráfica (McFarlane 1972).
A área de processamento de imagens não está apenas relacionada a manipulação de fotografias, como as imagens que costumamos ver rotineiramente em redes sociais através de computadores e celulares.
Uma área de aplicação muito comum e que vem sendo utilizada desde a popularização dos computadores como recurso tecnológico é o processamento de imagens médicas e científicas, onde a imagem não é necessariamente uma reprodução do espectro visível da luz.
Uma imagem pode representar informações obtidas a partir de diferentes fontes, como a acústica, ultrassônica, eletrônica e o espectro eletromagnético. Particularmente, existe uma grande quantidade de aplicações que utilizam imagens geradas a partir da radiação eletromagnética, tais como: Raio-X, infravermelhos, micro-ondas, ondas de rádio e raios Gamma.
![Aplicações médicas utilizando raios Gamma [@gonzalez].](images/01_gamma.jpg)
Figura 2.2: Aplicações médicas utilizando raios Gamma (Gonzalez 2008).
Atualmente, a maioria dos computadores pessoais é capaz de processar imagens com resoluções consideradas altas e com boas representações de cores, até mesmo aplicativos desenvolvidos para dispositivos móveis, como smartphones, utilizam frequentemente operações de processamento de imagens. Entretanto, nem todas as aplicações são viáveis em computadores pessoais. Imagens médicas e científicas podem conter mais dados e utilizar diferentes representações do que as aplicações rotineiras. Um exemplo são aplicações de ressonância magnéticas e tomografia são capazes de gerar imagens volumétricas que necessitam de um grande poder de processamento.
Recentemente, a evolução do hardware gráfico, aliado ao avanço na programação utilizando Graphics Processing Units (GPUs) permitiu um grande avanço e desenvolvimento de novas técnicas de processamento de imagens.
Os avanços na área de processamento de imagens ajudaram a moldar não somente aplicações científicas, como também do entretenimento e da rotina digital moderna. Os avanços na área de processamento digital possibilitaram a criação de filtros de imagens presentes na maioria das redes sociais e câmeras de celulares, desenvolvimento de técnicas de computação gráfica para melhoria na qualidade de imagem de jogos e filmes, e no desenvolvimento da inteligência artificial com aplicações diretas em visão computacional.
No decorrer do quadrimestre veremos os fundamentos, as técnicas e as ferramentas que compõem os alicerces do processamento de imagens.