Contenido: -Formación de las imágenes -Representación de las imágenes digitales -Formatos de almacenamiento Pasos para el análisis de imagen -Fiji

2. CONTENIDO
1. Formación de las imágenes (luz visible )
2. Representación de las imágenes digitales
3. Formatos de almacenamiento
4. Pasos para el análisis de imagen
5. Fiji
Análisis de Imagen

3. Formación de las imágenes
 Proceso mediante el cual una formación luminosa 3D (objeto) es
proyectada en un plano 2D (imagen)
 Las cámaras imitan el proceso que tiene lugar en el ojo humano
https://www.youtube.com/watch?v=Xt3Cdq0qOns

4. Formación de las imágenes
Modelo de cámara pinhole
 A medida que aumenta el tamaño de la
apertura los puntos se difuminan.
El modelo pinhole tiene muchas
desventajas y es poco usado.
Entre ellas poca luz, las imágenes salen
oscuras.

5.  La visión es lo más avanzado de nuestros sentidos, por lo que no es de extrañar que las
imágenes desempeñen un papel tan importante en la percepción humana.
 Los humanos, estamos limitados a la región visible del espectro electromagnético (EM),
pero existen equipos que cubren casi todo el espectro EM,
 Pero existen imágenes generadas por ultrasonido e imágenes generadas por
computadora.
 Por lo tanto, el procesamiento de imágenes digitales abarca un amplio y variado campo
de aplicaciones
Formación de las imágenes
Rafael Gonales y Richard Woods. Digital Image Processing 3rd Ed. Pearson Prentice Hall

6. Formación de las imágenes
 El objetivo del modelo es que cada punto del objeto este proyectado en
un solo punto de la imagen (Imagen enfocada)
Modelo de cámara simplificado
Sistema de obtención
de imágenes

7. • Electrones
• Fotones
• Iones
Interacción entre la sonda y el
material: cambio en el haz
O
Electrones, fotones o iones son
eyectados de la muestra debido a
la estimulación del haz
• Energía
• Intensidad
• Distribución angular
Información analítica se
deriva de la observación
de estos cambios
Sonda
(con propiedades
conocidas)
Detección
Principio
• Hay un espectro amplio de técnicas analíticas. Sin embargo, hay ciertos rasgos comunes en
ellas:
• Hay una sonda (probe beam) que interactúa con el material a ser analizado
• Luego, la interacción es monitoreada
• Esta información es analizada
En la mayoría de situaciones muchos procesos conectados pueden estar sucediendo
simultáneamente, y una técnica analítica puede recoger solo uno de estos aspectos, p.e., la
cantidad de absorción de luz incidente, o la distribución de energía cinética en los electrones
eyectados….
Formación de las imágenes

8. Formación de imágenes
Rayos Gamma
Rayos-X UV-vis, IR
Microondas Ondas de radio

9. Formación de imágenes
Fuerza atómica
Ultrasonido
Electrones
Electrones

10. Representación de imágenes digítales
 Una imagen digital es una matriz o un arreglo bidimensional de números
 Cada celda representa un pixel
Cada pixel representa una magnitud física
Luz, color, radiación electromagnética,
cantidad de electrones fuerza de repulsión….

11. Representación de imágenes digítales

12. Pero, ¿qué indica el valor de un píxel?
Cada píxel representa el valor de una magnitud física.
 Cantidad de luz en un punto de una escena.
 Valor de color (cantidad de radiación en la frecuencia
del rojo, verde y azul).
 Nivel de radiación infrarroja, rayos X, etc. En general,
cualquier radiación electromagnética.
 Profundidad (distancia) de una escena en una
dirección.
 Cantidad de presión ejercida en un punto.
 Nivel de absorción de determinada radiación.
 Etcétera
Representación de imágenes digítales

13. Una imagen bitonal está representada por píxeles que
constan de 1 bit cada uno, que pueden representar dos
tonos (típicamente negro y blanco), utilizando los valores
0 para el negro y 1 para el blanco o viceversa.
Una imagen a escala de grises está compuesta por
píxeles representados por múltiples bits de información,
que típicamente varían entre 2 a 8 bits o más.
256 niveles de gris 0= negro, 255= blanco.
Una imagen a color está típicamente representada por
una profundidad de bits entre 8 y 24 o superior a ésta.
En una imagen de 24 bits, los bits por lo general están
divididos en tres grupos: 8 para el rojo, 8 para el verde, y
8 para el azul. 16.7 millones de colores posibles…
Representación de imágenes digítales

14. Una imagen bitonal está representada por píxeles que
constan de 1 bit cada uno, que pueden representar dos
tonos (típicamente negro y blanco), utilizando los valores
0 para el negro y 1 para el blanco o viceversa.
Una imagen a escala de grises está compuesta por
píxeles representados por múltiples bits de información,
que típicamente varían entre 2 a 8 bits o más.
256 niveles de gris 0= negro, 255= blanco.
Una imagen a color está típicamente representada por
una profundidad de bits entre 8 y 24 o superior a ésta.
En una imagen de 24 bits, los bits por lo general están
divididos en tres grupos: 8 para el rojo, 8 para el verde, y
8 para el azul. 16.7 millones de colores posibles…
Representación de imágenes digítales
https://taller4tv.files.wordpress.com/2008/04/8bit_displays.jpg

15. Existen muchos formatos de imagen incluyendo RAW, TIFF, GIF, JPEG, BMP, DICOM
y FITS . Los formatos JPG, GIF, PNG ocupan menos espacio, sin embargo la calidad
de la imagen puede ser menor.
Formatos de almacenamiento
https://www.photoup.net/differences-between-file-formats-raw-dng-tiff-gif-png-jpeg/
TIFF (Tagged Image File Format) utiliza
la compresión de algoritmos sin pérdida
para conservar los datos de imagen. Por
lo tanto, se prefiere utilizar el formato
TIFF para preservar las imágenes
fotográficas en altas resoluciones.

16. Yang Yu, Bo, Caglar Elbuken, Carolyn L. Ren, and Jan P. Huissoon. 2011. “Image Processing and Classification
Algorithm for Yeast Cell Morphology in a Microfluidic Chip.” Journal of Biomedical Optics 16(6): 66008.
Pasos para el análisis de imagen

17. Pasos para el análisis de imagen
Adquisición de la imagen: Importante considerar la intensidad de la
iluminación y la posición de la muestra respecto a la fuente de iluminación
Recomendaciones de trabajo

18. En fotografía, cuando ponemos poca luz decimos que la foto está
subexpuesta, y cuando tenemos demasiada luz sobreexpuesta. Los
elementos de que disponemos para controlar la exposición en fotografía son
velocidad de obturación, apertura numérica y ganancia.
https://en.wikipedia.org/wiki/Exposure_(photography)
Adquisición de la imagen

19. El tiempo que la luz está alcanzando el sensor digital es lo que se
llama tiempo de exposición. Es semejante a decir que es el tiempo en
que está haciéndose la fotografía.
http://fotografiaparaprincipianntes.blogspot.com.co/2012/01/tiempo-de-
exposicion-velocidad-disparo.html
Solución 1. Aumentar el tiempo de exposición manteniendo el tamaño de la
apertura
No funciona si hay movimiento
Velocidad de obturación
Adquisición de la imagen

20. Apertura: El ajuste del diafragma de la lente, medible mediante el número
f, el cual controla la cantidad de luz que pasa a través del objetivo. Cuánto
más alto sea el número f, más pequeña será la apertura, menor la cantidad
de luz que entre por el objetivo.
https://www.bhphotovideo.com/explora/photography/tips-and-
solutions/understanding-aperture
Solución 2. Aumentar el tamaño de la apertura y utilizar lentes que
realicen el enfoque. Los lentes solo pueden enfocar los objetos que se
encuentran a cierta distancia (Profundidad de campo ).
Apertura numérica
Adquisición de la imagen

21.  El diafragma es una imitación del ojo humano
 Las aperturas se expresan entre f/1.4 y f/64
 Cuanto menor es la apertura mayor es la
profundidad de campo pero entra menos luz
 pinhole f/número grande
Apertura numérica
Adquisición de la imagen

22. La sensibilidad ISO: La sensibilidad ISO es la capacidad que
tiene el sensor de la cámara para captar luz. Afectará el ruido
que tendrá la foto. Generalmente se usan valores altos cuando
hay poca iluminación. El ISO debe ser el último valor a mover y
solo si ya no pueden mover ninguno de los otros dos.
https://fotografiaprincipiantes.wordpress.com/2015/02/23/el-secreto-de-la-exposicin-manual/
Ganancia
Cuanto más sensible más ruido
Adquisición de la imagen

23. Preprocesamiento de la imagen: Filtros digitales,
mejorar contraste y convertir en imagen de
intensidad (escala de grises).
Preprocesamiento de la imagen
JOURNAL OF FOOD SCIENCE—
Vol. 69, Nr. 6, 2004

24. Segmentación
Convertir una imagen de escala de grises en una
imagen binaria

25. Extracción de parámetros y
Clasificación de la información
JOURNAL OF FOOD SCIENCE—Vol. 69, Nr. 6, 2004
 Geometría- morfología
 Color
 Luminosidad
Este modelo de color crea un color uniforme, independientemente del dispositivo
utilizado para generar la imagen (por ejemplo, monitor, impresora o escáner). L * es el
componente de luminosidad, que va de 0 a 100, y los parámetros a * (de verde a rojo)
y b * (de azul a amarillo) son los 2 componentes cromáticos, que van de -120 a 120
(Papadakis) y otros 2000)
L*=luminosidad
a*= coordenadas rojo/verde (+a indica rojo, -a indica verde)
b* = coordenadas amarillo/azul (+b indica amarillo, -b indica azul)

26. ¿Qué es Fiji?
Fiji es un paquete de programas de procesamiento de imágenes
que incluye ImageJ; es de dominio público, basado en Java
desarrollado en “National Institutes of Health” (NIH).
Fue diseñado con código de programación abierto que
proporciona extensibilidad a través de plugins de Java y macros
grabables.
Fiji
Fiji: puede mostrar, editar, analizar, procesar, guardar e imprimir imágenes de 8
bits, 16 bits y 32 bits (bit unidad mínima de información en los archivos
digitales. Incrementa la información en la imagen).

27. ¿Qué es Fiji?
 Software que permite analizar, procesar, imágenes de 8, 16 y 32 bits.
 Los formatos de las imágenes que puede trabajar son TIFF, GIF, JPEG,
BMP, DICOM, FITS.
 Permite calcular áreas, valores estadísticos de pixeles de selecciones
definidas por el usuario. Adicionalmente puede medir distancias y
ángulos además de algunos histogramas de color
 Permite hacer calibraciones espaciales para proveer dimensiones
reales
 Es de acceso gratis
Fiji

28. La primer versión ImageJ fue lanzado en 1997
para el uso de procesamiento de imagen
médica en NIH (National Institutes of Health).
Fiji
https://en.wikipedia.org/wiki/National_Institutes_of_Health
Actualmente es ampliamente
utilizado por físicos, ingenieros,
investigadores, etc.
http://wiki.imagej.net/
http://en.wikipedia.org/wiki/ImageJ

29. ImageJ
Abrir la página https://fiji.sc/
Revisar que tipo de sistema operativo se tiene. Si utiliza Windows se debe verificar si
es de 32 bits o de 64 bits.
• Haz clic con el botón secundario en Mi PC y, a continuación, haz clic en Propiedades.
• Si "Edición x64" figura en la lista Sistema, utilizas la versión de 64 bits.
• Si no ves la opción "Edición x64" en la lista Sistema, entonces estás utilizando la versión de 32 bits de
Windows

30. ImageJ
Herramientas de selección de la imagen
Utilice estas herramientas para crear
selecciones del área que se va a operar por
separado del resto de la imagen.
• Rectangular
• Circular
• Poligonal
• Mano alzada

31. ImageJ
Angle Tool
Esta herramienta le permite medir un ángulo definido por tres puntos.
Point Tool
Utilice esta herramienta para crear una selección de puntos, contar objetos o
grabar coordenadas de píxeles.
Wand Tool: Esta herramienta encuentra automáticamente el borde de un objeto
y rastrea su forma. Funciona mejor con imágenes de alto contraste.

32. Damos click en File - Open y elegimos la
imagen que deseamos analizar
Inmediatamente aparece la imagen
seleccionada (las dos ventanas, la del
ImageJ y la de la imagen son separadas).
Recuerden que la imagen a analizar debe
tener una escala para poder realizar las
medidas.
Calibración

33. Damos click en la lupa (Magnifying glass)
de la ventana del ImageJ para ampliar la
zona donde se encuentra la escala y hacer
una medida más aproximada.
Calibración

34. Para calibrar la escala de la imagen damos
click en la opción Straight.
Luego nos vamos a la opción Analyze y
luego Set Scale
Calibración

35. Aparece la siguiente ventana La distancia en pixeles que aparece es la
trazada por la línea sobre la escala, en
distancia conocida (Know distance)
colocalmos el valor de la escala, en este
caso es de 200, en Pixel aspect ratio se
deja como esta y en Unidad (Unit of
length) colocamos la unidad de medida,
en este caso es µm. Le damos click en
OK.
Hasta este punto ya se ha calibrado la
escala de la imagen. Esto es lo primero
que se debe hacer siempre antes de
utilizar el software.
Calibración

36. Con este software podemos medir áreas y longitudes de rectángulos, elipses,
polígonos, contornos no definidos y líneas.
Para definir que resultados queremos obtener vamos a la opción Analyze – Set
Measurements y elegimos las opciones que queremos que nos salga en la tabla
de resultados.
Calibración

37. Medición
Trazamos la línea en la zona deseada y le damos click en las teclas Ctrl+M.
Aparece una tabla con los resultados que se están obteniendo.

38. Cada vez que tomemos una medida le debemos dar click a las teclas Ctrl
+M y los resultados se irán colocando en la tabla.

39. Bibliografía
Curso teórico practico Universidad de la
Sabana. Noviembre 2012
National Institutes of Health
(NIH) https://imagej.nih.gov/