UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE MEDELLÍNFACULTAD DE CIENCIAS-ESCUELA DE FÍSICA

MAESTRÍA EN ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS EXACTAS Y NATURALES

Elaboración de una propuesta de enseñanza-aprendizaje de los fundamentos de la microscopía óptica mediante el uso de las

NTIC haciendo énfasis en el procesamiento y análisis digital de las imágenes

PRÁCTICA # 1 OPERACIONES BÁSICAS CON LAS

IMÁGENES DIGITALES USANDO ORQUIDEAJAI

Estudiante de maestría: Marta Isabel Amud OrdoñezAsesor: M.Sc. Diego Luis Aristizábal Ramírez

Julio de 2014

Temas Introducción Operaciones aritméticas con la imagen Mejoramiento de la imagen variando el histograma Binarización de la imagen

2

Algebra booleana con la imagen Operaciones morfológicas con la imagen Generación de imágenes patrón

Introducción

En las tres primeras sesiones de este curso se empleará la calculadora de imágenes OrquideaJAI para estudiar los conceptos básicos sobre el procesamiento digital de imágenes. En la primera sesión, que es la correspondiente a éste módulo, se abordarán las operaciones básicas con la imagen digital: análisis y variación de histogramas, operaciones aritméticas, operaciones booleanas, operaciones morfológicas. Adicionalmente se generarán imágenes patrón que serán de gran utilidad para abordar las siguientes dos sesiones del curso. En la segunda sesión se abordará los filtros espaciales y en la tercera sesión se abordará la teoría general de sistemas lineales en invariantes (LSI) y los filtros frecuenciales.

Operaciones aritméticas con la imagen

Ejercicio

Usando OrquideaJAI, abrir de la carpeta taller_imagenes_microscopia> aritmética_imagenes las imágenes botones_1 en una celda y botones_2 en otra celda.

Usando la calculadora restar las dos imágenes: botones_1 – botones_2

En la Tabla 1 se presenta el resultado. ¿Qué se puede concluir del resultado?

Tabla 1Imagen original

botones_1Imagen original

botones_2Imagen final después de

restar: botones_1-botones_2

Ejercicio

Usando OrquideaJAI, abrir de la carpeta taller_imagenes_microscopia> aritmética_imagenes la imagen airplane.

Hacer una copia de esta imagen en otra celda. Sobre esta última y usando la calculadora de imágenes restar la constante 100

En la Tabla 2 se presenta el resultado. ¿Qué se puede concluir del resultado?

3

Tabla 2Imagen original Imagen resultado después de restar

la constate 100

Mejoramiento de la imagen variando el histograma

Ejercicio

Usando OrquideaJAI, abrir de la carpeta taller_imagenes_microscopia> contraste la imagen grano_polen.

Hacer una copia de esta imagen en otra celda. Mejorar su contraste ecualizando el histograma. Hacer una copia en otra celda de la imagen resultado. Sobre este resultado y usando la calculadora restarle a esta imagen la constante

100.

En la Tabla 3 se dan los resultados.

Tabla 3

Imagen original Imagen con el histograma ecualizado

Imagen final después de restarle la constante

100

4Ejercicio

Usando OrquideaJAI, abrir de la carpeta taller_imagenes_microscopia> contraste la imagen neurona_rata.

Hacer una copia de esta imagen en otra celda. Mejorar su contraste ecualizando el histograma. Hacer una copia en otra celda de la imagen resultado. Sobre este resultado y usando la calculadora restarle a esta imagen la constante

100

En la Tabla 4 se dan los resultados.

Tabla 4

Imagen original Imagen con el histograma ecualizado

Imagen final después de restarle la constante

100

Ejercicio

Usando OrquideaJAI, abrir de la carpeta taller_imagenes_microscopia> contraste la imagen cultivo_celulas_tejido.

Hacer una copia de esta imagen en otra celda. Mejorar su contraste normalizando el histograma.

En la Tabla 5 se dan los resultados.

Tabla 5Imagen original Imagen con el

5

histograma normalizado

Binarización de la imagen

Ejercicio

Usando OrquideaJAI, abrir de la carpeta taller_imagenes_microscopia> umbralizacion la imagen celulas.

Hacer una copia de esta imagen en otra celda. Binarizar la imagen umbralizando (“thresholding”) con corte en 127.

En la Tabla 6 se dan los resultados.

Tabla 6Imagen original Imagen binarizada con

umbral en 127

Algebra booleana con la imagen

Ejercicio

Usando OrquideaJAI, abrir de la carpeta taller_imagenes_microscopia> algebra_booleana las imágenes a, b, negación_a y negación_b en celdas diferentes.

Cada una de ellas binarizarlas con corte en 50. Usando la calculadora hacer la operación ~(a b). Usando la calculadora hacer la operación ~a ~b.

6

Verificar que el resultado sea igual (mejor equivalente)

En la Tabla 7 se dan los resultados.

Tabla 7a b a b ~(a b).

~a ~b ~a ~b

Operaciones morfológicas con la imagen

Ejercicio

Usando OrquideaJAI, abrir de la carpeta taller_imagenes_microscopia> morfologia la imagen figuras_geometricas_erosion_dilatacion.

Binarizar la imagen. Usando la calculadora erosionar la imagen. Usando la calculadora dilatar la imagen.

En la Tabla 8 se dan los resultados. ¿Qué se puede concluir del resultado de estas dos operaciones morfológicas?

Tabla 8Imagen original Imagen

binarizadaImagen

erosionadaImagen dilatada

Ejercicio

7

Usando OrquideaJAI, abrir de la carpeta taller_imagenes_microscopia> morfologia la imagen figuras_geometricas_apertura_cierre.

Binarizar la imagen. Usando la calculadora hacer una apertura a la imagen. Usando la calculadora hacer un cierre a la imagen.

En la Tabla 9 se dan los resultados. ¿Qué se puede concluir del resultado de estas dos operaciones morfológicas?

Tabla 9Imagen original Imagen

binarizadaApertura sobre la

imagenCierre sobre la

imagen

Generación de imágenes patrón

Con la calculadora de OrquideaJAI se pueden construir imágenes muy especiales que son de gran utilidad tanto para el estudio de los conceptos fundamentales del análisis y procesamiento de imágenes como para el estudio de los sistemas formadores de imágenes en óptica: imágenes con perfiles armónicos planos, colecciones de fuentes puntuales (deltas de Dirac o funciones impulso), redes, máscaras etc…

Ejercicio

Usando OrquideaJAI, generar una imagen que tenga el perfil armónico plano con frecuencias espaciales: fx= 0,02 líneas/pixel, fy = 0,00 líneas/pixel. El resultado es el de la Figura 1.

Guardarla como imagen en formtato .jpg en la carpeta taller_imagenes_microscopia> imágenes_generadas.

8

Figura 1

¿Cuánto vale el periodo espacial de esta imagen? Escribir la ecuación que lo representa. Escribir la ecuación dela fase que la representa.Ejercicio

Usando OrquideaJAI, generar una imagen que tenga el perfil armónico plano con frecuencias espaciales: fx= 0,00 líneas/pixel, fy = 0,02 líneas/pixel. El resultado es el de la Figura 2.

Guardarla como imagen en formtato .jpg en la carpeta taller_imagenes_microscopia> imágenes_generadas.

Figura 2

¿Cuánto vale el periodo espacial de esta imagen? Escribir la ecuación que lo representa. Escribir la ecuación dela fase que la representa..

Ejercicio

Usando OrquideaJAI, generar una imagen que tenga el perfil armónico plano con frecuencias espaciales: fx= 0,02 líneas/pixel, fy = 0,05 líneas/pixel. El resultado es el de la Figura 3.

Guardarla como imagen en formtato .jpg en la carpeta taller_imagenes_microscopia> imágenes_generadas.

Figura 3

9

¿Cuánto vale el periodo espacial de esta imagen? Escribir la ecuación que lo representa. Escribir la ecuación dela fase que la representa.

Ejercicio

Usando OrquideaJAI, generar una imagen agujero centrado de pequeño radiol. El resultado es el de la Figura 4.

Guardarla como imagen en formtato .jpg en la carpeta taller_imagenes_microscopia> imágenes_generadas.

Figura 4

Ejercicio

Usando OrquideaJAI, generar una imagen con dos agujeros, Figura 5. Guardarla como imagen en formtato .jpg en la carpeta

taller_imagenes_microscopia> imágenes_generadas.

Figura 5

Ejercicio

Usando OrquideaJAI, generar una imagen de Figura 6. Utilice la calculadora en el modo RETICULA del panel Generar.

Guardarla como imagen en formtato .jpg en la carpeta taller_imagenes_microscopia> imágenes_generadas.

10Figura 6

FIN