Este documento explica los conceptos fundamentales de la digitalización de imágenes, incluyendo la conversión de señales analógicas a digitales a través de los procesos de muestreo, cuantificación y codificación. También describe cómo estos procesos se aplican a imágenes bidimensionales mediante la cuantificación y muestreo de píxeles. Finalmente, explica los equipos utilizados para digitalizar radiografías, como escáneres láser y cámaras CCD.

1. Digitalización…
…de lo Analógico a lo Digital
Walter A. Sánchez
Lic. en Producción de Bioimágenes
División Radiología – HNPM Buenos Aires
Docente Titular en Métodos Digitales – UBA
http://metodosdigitales.blogspot.com
metodosdigitales@gmail.com

2. Nociones Básicas Preliminares
• Señal
• Ruido
• Relacion señal/ruido

3. Señal:
Una señal representa la variación de un
fenómeno físico mensurable.
EJ:
• Temperatura
• Presión
• Intensidad lumínica
Detección:
Se necesita un sistema particular para cada
fenómeno físico pudiendo haber variaciones de
tecnología.

4. Detector y representación analógica y digital de una señal luminica

5. •Una señal analógica es aquella cuya amplitud puede
tomar en principio cualquier valor de manera continua,
•No está limitado a un conjunto finito de niveles
predefinidos como es el caso de las señales
cuantificadas.
•Puede tener errores
•Tienen todas un ruido que se traduce en un intervalo de
incertidumbre.
Comparación de las señales analógica y digital

8. •Una señal digital es aquella cuyas dimensiones son
discretas. (tiempo y amplitud)
•Significa que la señal ha de tomar unos determinados
valores fijos predeterminados en momentos también
discretos.
SEÑAL DIGITAL…

9. Ventajas de la señal digital
1- Cuando una señal digital puede ser reconstruida y
amplificada mediante sistemas de regeneración de señales.
2- Cuenta con sistemas de detección y corrección de
errores,

10. Ventajas de la señal digital..
3- Facilidad para el procesamiento de la señal.
4- La señal digital permite la multigeneración infinita sin
pérdidas de calidad.
5- Es posible aplicar técnicas de compresión de datos sin
pérdidas.

13. Señales monodimencionales 1D
Corresponde a la variacion de amplitud de un
fenomeno fisico en funcion de un parametro:
ej. Tiempo, distancia, etc.

14. Señal Bidimensional 2D
Una imagen (fotografía, radiografía) esta
compuesta por infinidad de perfiles de intensidades
diferentes, es decir
POR UNA INFINIDAD DE SEÑALES CONTINUAS
Para su estudio es necesario contar con la
integridad de los perfiles de intensidad en dos ejes
denominados X e Y.
(¿recuerdan el alto y el ancho?) 

15. Una imagen (fotografia, Fotografia) esta compuesta por infinidad de
perfiles de intensidades diferentes.
IMAGEN = SEÑAL 2D

16. RUIDO
TODA REPRESENTACION DE UNA SEÑAL ES
IMPERFECTA
• Interferencias externas: (ej. Viento sobre un micrófono)
• Perturbaciones internas: (ruido eléctrico)
 Ambos están ligados a las características propias
de la cadena de detección y transporte de señal.
 Conocer su origen y corregirlo conjuntamente con
la digitalización permiten reducir sus efectos.

18. RELACION SEÑAL / RUIDO
1- UN FENOMENO FISICO PUEDE SER ESTUDIADO SI SU
AMPLITUD ES SUPERIOR A LA DEL RUIDO QUE ESTA ASOCIADO.
2- CUANTO MAYOR ES EL COCIENTE S/R EL FENOMENO SERA
TRANSMITIDO CON MAYOR FIDELIDAD.

19. COMO MEJORAMOS ESTA RELACION?
AMPLIFICANDO LA INTENSIDAD DEL
FENOMENO FISICO ORIGINAL Y OPTIMIZANDO
LA DISTANCIA DEL DETECTOR.
(EJ. BOBINAS DE RMN)
MEJORANDO LOS SENSORES.
ACORTANDO LA CADENA DE TRANSMISION

20. Conversión analógica-digital
La conversión analógica-digital (CAD) consiste en:
La transcripción de señales analógicas en señales
digitales, con el propósito de facilitar su procesamiento.
Hacer la señal resultante (la digital)
más inmune al ruido y otras interferencias.

21. Digitalización…
La digitalización o conversión analógica-digital se refleja
en los 4 procesos que en ella intervienen…

22. Muestreo: (sampling) toma muestras periódicas de la
amplitud de onda. el número de muestras por segundo, es
lo que se conoce como frecuencia de muestreo.
Si los tiempos de las muestras son demasiado alejados
perderemos las variaciones ínfimas de la señal analógica.

23. ¿Como muestrear una imagen?
• Se efectúa sobre los ejes X e Y de la imagen.
• Se le aplica una matriz de n(y) filas y n(x) columnas.

24. Pixel:
• Representan los elementos unitarios de la
imagen.
• Tienen una posición y un tamaño (influyentes)
• Cuanto mayor es la matriz, mayor es el numero
de pixeles y de menor tamaño.
• Así también aumenta la resolución espacial.

26. Retención (en inglés, hold):
las muestras tomadas han de ser retenidas
(retención) por un circuito de retención (hold).
el tiempo suficiente para permitir evaluar su
nivel (cuantificación).

27. Cuantificación:
Principio básico:
• Por cada muestra hay una medida de amplitud.
• Se asocia a cada muestra un numero de valores.
• Dependiendo la precisión del numero de valores
ofrecidos. Escala de cuantificación.
Esto se determina para que cuanto mayor sea la
escala de cuantificación mejor será el resultado
en términos de discriminación de contraste.

30. Como cuantificar una imagen?
• La cuantificación determina el valor entero maximo
atribuido a un pixel
• El n bits permite a cada pixel tomar 2ᶯ. Valores.

31. Codificación: traduce los valores obtenidos durante la
cuantificación al código binario.
• Una base binaria no usa mas que dos cifras (0 y 1).
• Con un grupo de n bits, es posible representar 2ᶯ.
Valores.
• De este modo un conjunto de 8 bits permite contar
de 0 a 255 (2`8 = 255 valores.

32. • Un numero binario codificado con 8 bits esta
compuesto por una serie de 8 cifras entre ceros y
unos.
• Se crea un código binario que representa la señal.
La computadora desglosa esta sucesión de bits en
octetos.
• La transformación de la señal eléctrica en datos
informáticos binarios es realizada por un
convertidor analógico digital. (CAD)

33. Imagen digital
Transformación digital-analógica de la imagen
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 1 1 1 3 3 0
0 1 1 2 1 3 3 0
0 1 1 2 1 1 0 0
0 1 1 2 2 1 1 0
0 1 2 1 2 1 1 0
0 1 1 1 1 1 1 0
0 0 1 1 1 1 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
Conversión
D/A
Matriz en memoria
Matriz de 8 x 9 píxeles

35. matriz de 32 x 32 píxeles 2430 x 2000 x 256 niveles de gris
Imagen Digital
Tamaño de matriz y niveles de gris
Píxel, de ‘picture element’ → cada uno de los elementos que
integran la imagen digital

36. Histograma
Es un grafico que representa:
en abscisas todos los valores numéricos posibles.
(cuantificación) que pueden estar atribuidos a un pixel.
Y en ordenadas el numero de pixeles que poseen el mismo
valor numérico.

37. Tabla de correspondencia o look up table (LUT)
• Se atribuye a todo histograma una paleta de colores o
grises que permite atribuir a cada pixel una tonalidad o
color determinado.
• Esta resulta de una elección y/o convención protocolo

38. La aplicación de una LUT de color a un histograma, no
permite pasar una fotografía blanco y negro a color.
Una imagen en color se obtiene por la superposición de tres
histogramas característicos de los colores primarios (rojo,
verde, azul) captados por el sensor CCD de un aparato
fotográfico digital (o de los pigmentos de una película).

39. Ventaneo
• Consiste en modificar la posición y extensión de la LUT.
• Cada cambio modificara contraste y brillo.
• Permite compensar nuestra incapacidad visual

40. No confundir valor numérico de pixel con nivel de gris (o color)
que se le atribuye.
Mientras que se manipule la LUT, solo la visualización es
modificada:
el valor del pixel no cambia.
• Ancho de ventana: (escala de grises en el histograma)
• Nivel de ventana: (enfoca el estudio de los contrastes)
Muy usado en imagen radiológica digital y tomografía
computada entre otras

42. Una imagen de calidad es aquella que conjuga a
la vez:
• Una buena RESOLUCION ESPACIAL
• Una buena RESOLUCION EN CONTRASTE.
QUE SON????
SON IGUALES???

43. RESOLUCION EN CONTRASTE:
Es la capacidad de distinguir a simple vista dos objetos de
intensidad próxima.
Influencian esto:
• Relación S/R
• Cuantificación
• Ventaneo
En TAC se usan filtros blandos para optimizar el estudio en
contraste de las partes blandas.

45. Resolución espacial:
Se define como la distancia mínima que permite
distinguir dos objetos de fuerte intensidad.
La RE se expresa bajo forma de frecuencia en
“números de ciclo” por unidad de distancia. (ej.
pL/MM)
En Dx digital depende :
• Cadena de detección
• Tamaño del pixel
• Muestreo
• Cuantificación

47. Equipos de Digitalización de
Radiografías

48. Radiología digital
Obtención imágenes digitales
􀂃 Digitalización de radiografías
􀂃 Radioscopia digital
􀂃 Sistemas de radiografía digital
􀂃 Sistema CR (Computed radiography)
􀂃 Sistemas DR (Paneles planos)

49. •Permiten digitalizar el
archivo del servicio
•Precisan radiografías
análogas
Digitalización de la imagen de película radiográfica
Los sistemas de digitalización son fundamentalmente dos:
•Escáneres láser
•Cámaras CCD

50. Digitalizador laser
Realiza una lectura secuencial punto por punto de la imagen
mientras un detector mide la luz transmitida en cada píxel
POSEE:
MAYOR RANGO DINAMICO
MAYOR RESOLUCION ESPACIAL
MAYOR RELACION SEÑAL/RUIDO
MIDE
DENSIDADES
ÓPTICAS

53. Cámaras CCD
La digitalización es similar a la realizada por una cámara digital o de
video presentan una resolución de imágenes menos eficiente

55. Un sensor CCD es el dispositivo que capta las
imágenes en las cámaras y las videocámaras
digitales actuales.
Un sensor CCD es un circuito integrado que
contiene en una cara una matriz de elementos
sensibles a la luz visible.
Para un tamaño de la matriz sensible de 2,5 x 2,5
cm la matriz puede contener 2048 x 2048
elementos y las imágenes que obtiene serán de 4
Mega pixels de resolución.

56. Esta resolución va en aumento pues ya se ofertan cámaras
fotográficas digitales con sensor CCD de 12 Mega pixels.
Cuando los fotones de luz visible interaccionan con un
elemento de la matriz del sensor CCD, en el elemento se
liberan electrones y estos quedan atrapados en el mismo ya
que actúa como un condensador eléctrico.
La razón estriba en que hay barreras de potencial eléctrico
entre los diferentes elementos, que impiden la migración de la
carga entre elementos.
La lectura posterior de la carga almacenada en cada elemento
y su conversión a un valor digital es el proceso que permite
obtener una imagen digital con estos sensores.

59. Walter A. Sánchez
Lic. en Producción de Bioimágenes
División Radiología – HNPM Buenos Aires
Docente Titular en Métodos Digitales – UBA
http://metodosdigitales.blogspot.com
metodosdigitales@gmail.com