Area dei Beni Culturali

Elaborazione delle Immagini


Prof. Vito Cappellini
(Università di Firenze (Firenze - Italy))
Scopi
Il Corso si propone di fornire le basi metodologiche per la elaborazione numerica delle immagini. Lo scopo è quello di presentare agli iscritti gli algoritmi e le tecnologie disponibili nel settore, mostrandone le applicazioni più importanti nell’area dei Beni Culturali
Contenuti
Dopo una breve trattazione sui fondamenti della analisi ed elaborazione continua delle immagini, vengono presentate le proprietà della visione umana ed i modelli più importanti di percezione visiva. Sono quindi trattate le parti più importanti della elaborazione numerica delle immagini con esempi di applicazioni ai Beni Culturali:

- acquisizione numerica delle immagini;
- trasformazioni numeriche;
- elaborazioni locali spaziali;
- filtraggio numerico;
- miglioramento della qualità;
- riconoscimento delle forme;
- marchiatura elettronica;
- sistemi multimediali e telematici.

Argomenti video lezioni
- Analisi ed elaborazione continua delle immagini
Analisi delle immagini nel dominio spaziale e delle frequenze. Cenni alla trasformata di Fourier ad una e più dimensioni. Proprietà della trasformata di Fourier bidimensionale. Sistemi lineari bidimensionali. Analisi statistica delle immagini. Modelli strutturali di rappresentazione delle immagini con rumore.
- Proprietà della visione e acquisizione delle immagini
Struttura dell’occhio umano. Colori e loro percezione. Proprietà della visione. Modello per la visione monocromatica. Modello per la visione cromatica. Acquisizione e registrazione ottica e opto-elettronica delle immagini in bianco-nero e a colori.
- Conversione delle immagini in forma numerica e ricostruzione continua
Campionamento spaziale. Quantizzazione e codifica binaria dei campioni dell’immagine. Ricostruzione dell'immagine continua dai campioni. Campionamento, conversione in forma numerica e ricostruzione di immagini a colori. Sistemi di campionamento e ricostruzione usati in pratica. Camere fotografiche e telecamere analogiche e digitali. Sistemi di scansione (scanner). Sistemi di presentazione delle immagini; monitor, display a cristalli liquidi, stampanti.
- Analisi delle immagini convertite in forma numerica e dei sistemi numerici
Proprietà delle immagini numeriche. Sistemi a dati campionati o numerici bidimensionali. Caratterizzazione dei sistemi numerici bidimensionali con e senza reazione. Formati di memorizzazione delle immagini. Cenni alle Banche Dati.
- Trasformazioni numeriche bidimensionali
Generalità sulle trasformazioni numeriche bidimensionali. Trasformazione di Fourier. Trasformazione di Walsh. Confronto fra le diverse trasformazioni 2D discrete. Algoritmi di calcolo veloce (FFT, FWT).
- Elaborazioni locali spaziali
Campionamento spaziale variabile. Espansione dell’immagine (zoom). Variazione della quantizzazione dei campioni dell’immagine. Espansione della scala dei livelli di grigio (esaltazione dei contrasti). Distribuzione di ampiezza (istogramma) dei livelli di grigio. Media aritmetica (filtraggio passa-basso). Differenza dei livelli di grigio (filtraggio passa-alto). Operatori locali spaziali non lineari. Operatori locali spaziali 2 x 2 e 3 x 3 per l’estrazione dei contorni. Elaborazioni di immagini numeriche a sotto blocchi.
- Filtraggio numerico
Filtri numerici unidimensionali. Filtri numerici bidimensionali. Impiego di filtri numerici nella elaborazione delle immagini: filtri passa-basso, passa-alto, passa-banda, derivatori.
- Riduzione della ridondanza, compressione dei dati
La teoria dell’informazione e la riduzione dei dati (codifica di sorgente). Classificazione delle diverse tecniche di riduzione o compressione dei dati. Campionamento adattivo. Previsione o interpolazione. Modulazione differenziale. Modulazione delta. Impiego del filtraggio numerico. Uso di trasformazioni. Compressione JPEG; JPEG 2000. Cenni a compressione di sequenze di immagini (M-PEG). Confronto fra le diverse tecniche di riduzione o compressione dei dati.
- Miglioramento della qualità delle immagini
Uso di operatori locali spaziali. Filtraggio numerico inverso. Tecniche con falso colore e pseudocolore. Filtraggio del tipo di Wiener. Tecniche di ricostruzione dell’immagine. Restauro virtuale delle immagini. Simulazione del restauro (pulitura). Restauro con o senza guida. Eliminazione delle crepe. Recupero dei colori. Controllo e certificazione del colore (taratura del colore acquisito nell’immagine numerica rispetto all’originale).
- Riconoscimento di configurazioni
Considerazioni generali sui metodi di riconoscimento di configurazioni. Metodi di riconoscimento a prototipi. Metodi di riconoscimento di tipo strutturale. Alcune tecniche particolari di riconoscimento di configurazioni.
- Marchiatura elettronica
Protezione del copyright. Classificazione delle tecniche di marchiatura elettronica. Marchiatura nel dominio dello spazio e delle frequenze. Alcune tecniche di marchiatura elettronica. Impiego delle tecniche di marchiatura elettronica nel commercio elettronico.
- Tecniche di elaborazione numerica delle immagini nei sistemi multimediali
Sistemi multimediali. Elaborazione numerica dei dati multimediali.
Elaborazione numerica delle immagini. Sistemi di elaborazione delle immagini per i Musei. Archivi digitali integrati.
- Tecniche di elaborazione numerica delle immagini nei sistemi telematici
Terminali telematici. L’elaborazione delle immagini nei terminali telematici. Trasferimento delle immagini elaborate dalle banche dati e dai sistemi multimediali nei sistemi telematici. Collegamento telematico fra i sistemi multimediali nei Musei. Utilizzazione della rete INTERNET
Musei virtuali. Esposizioni e mostre virtuali.
Testi
V. Cappellini, Elaborazione numerica delle immagini, Boringhieri, Torino, 1985.

V. Cappellini, La realtà virtuale per i Beni Culturali, Pitagora Editrice, Bologna, 1999.
Docente
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Elenco delle lezioni
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