CONCETTI BASILARI DI GESTIONE ED ELABORAZIONE DI IMMAGINI DIGITALI

1. Ruolo, impiego e importanza delle immagini nella società.

• Comunicazione di informazioni;
• Rappresentazione di concetti tramite immagini;
• Memorizzazione di dati (diapositive, radiografie, telerilevamento, foto satellitari);

2. Il legame vista-immagini

• Sinteticità di informazioni date con immagini (carta stradale)

3. Uso di immagini

• Acquisizione, immagazzinamento e trasmissione di immagini;

4. Classificazione delle immagini

• Immagini reali (acquisite con telecamere, scanner o macchine fotografiche)
• Immagini artificiali (generate all'interno di un PC con CAD, VRLM)

5.Impiego delle immagini

• Astronomia
• Meteorologia
• Biomedicina (TAC, raggi-X)
• Storia dell'arte (materiale artistico)
• Matematica (frattali)
• Pubblicità, cinematografia
• Progettazione architettonica (CAD)
• Editoria elettronica

6. Problemi comuni di impiego delle immagini

• Acquisizione
• Immagazzinamento
• Compressione
• Visualizzazione
• Trasmissione
• Elaborazione
• Gestione

7. La gestione delle immagini con un computer

• Importanza della digitalizzazione delle immagini
• La definizione di immagine come area con una determinata distribuzione di colori: un quadro, una foro, le scene di un filma al cinema o in TV, …
• Il punto immagine caratterizzato dalle due gg.ff. colore (individuata dalla frequenza) e dall'intensità della radiazione e.m. emessa dal punto 

8. Che cos'è un'immagine per un PC?

• E' il risultato di due fasi:
• Il campionamento spaziale
• La quantizzazione cromatica
• Il campionamento spaziale come suddivisione della superficie dell'immagine in un determinato numero di pixel (picture element)
• La quantizzazione cromatica consistente nell'associare a ciascun pixel un insieme di numeri che ne rappresentano il colore
• Un'immagine digitale come risultato di queste due operazioni che producono una matrice bidimensionale (m, n) di numeri
• A ogni punto individuato da una coppia di numeri interi (m,n) è associata l'informazione cromatica su un SR cartesiano con l'asse delle ordinate invertito e l'origine in alto a sinistra;
• Il numero di pixel in cui viene suddiviso l'area dell'immagine è la visualizzazione spaziale misurata in punti per pollice per esempio 700dpi, cioè il numero di punti in cui risulta diviso un tratto lungo 1 pollice;
• Dalla risoluzione dipende la qualità dell'immagine: Più elevata è la risoluzione, maggiore è la dimensione del file che costituisce l'immagine, più dettagliata è la visione e migliore è la sua qualità e maggiore è il numero di particolari visibili;
• E' necessario un compromesso tra risoluzione e memoria utilizzata:
Dim. Immagine = k  ris²
• Esempio di immagine che passa dalla risoluzione (1024 x 768) a (800 x 600) a (640 x 480) con un programma visualizzatore di immagini.
• A ogni pixel è associato un valore numerico che definisce il colore. Tale operazione è detta quantizzazione cromatica.

9. Che cos'è il colore? 

• Per colore si intende la sensazione fisica che viene prodotto da una radiazione e.m. emessa da una sorgente riscaldata.
• Colore = f (int. rad. e.m. emessa; frequenza )
Esistono 7 colori fondamentali o naturali chiamati RAGVAIV ottenuti dalla dispersione di un prisma di luce solare bianca;
Con un PC si ha:
a) tubi catodici : 3 colori primari (RGB) rosso, verde e blu;
b) stampa : 3 colori primari (CMY) ciano, magenta e giallo;
• Per ogni colore reale si può stabilire una combinazione di intensità di ciascuno dei colori primari;
• La scala di intensità dei colori primari ha un minimo e un massimo. Il numero di livelli è 2n dove n è il numero di bit utilizzati. Dunque: n=8bit 28 =256 livelli per ogni colore primario.
• Il numero totale di bit è n (R) +n (G)+n (B)=3n=24 bit e il numero max di livelli di colore è 224 = 16.777.216

10. Qual è la struttura di una immagine su un monitor? 

• Si utilizza la LUT (look-up table) cioè la tabella di corrispondenza che associa a ciascun pixel un solo numero che è l'indice di colore relativo alla tabella. L'uso di colori disponibili si chiama "palette", ossia tavolozza.

11. Acquisizione di un'immagine digitale.

• Un'immagine digitale si acquisisce mediante strumenti di acquisizione che trasformano le immagini in insiemi (matrice) di numeri.
• Lo scanner è definito da:
• Risoluzione 300x1200 per pollice
• Risoluzione cromatica 24bit/32bit
• Velocità di acquisizione 10s-100s
• Immagazzinamento dati in archivi (HD, CDROM, FD, nastro).

12. Classificazione della Grafica e delle Immagini: testo, grafica vettoriale e immagini

• La grafica vettoriale: visualizzazione di un insieme di enti geometrici (linee curve, poligoni, ecc.) che vengono descritti con valori numerici che ne definiscono la Forma, la Posizione e l'Orientazione nello spazio;
I vantaggi della grafica vettoriale: ingrandimento senza perdita di definizione e di dettagli;
• Le Immagini Digitali: insieme di valori numerici che identificano il colore e l'intensità luminosa di ciascun punto; Per distinguere le immagini da una descrizione vettoriale si dicono bitmap (o raster);

13. La Compressione: come esigenza per evitare un uso esagerato di memoria;

Un file grafico come conseguenza di due categorie di informazioni: i dati veri e propri e le specifiche per l'interpretazione dei dati;
• Gli algoritmi di compressione: classificazione;
1) I metodi di compressione conservativi senza perdita di informazione;
2) metodi di compressione lossy con perita di dati;
a) Metodo di compressione RLE (Run Lenght Encoding): schema esemplificativo;
0000 1111111 00 11111 ……
4(0) 7(1) 2(0) 5 (1) …...
Sono immagini di tipo TGA e TIFF (Tag Image File Format)
b) Metodo di compressione LZW (Lampel Ziv Welch) : schema esemplificativo con dizionario contenente sequenze numerose di varia lunghezza;
0000 = codice A
111111= codice C
010101 = codice Z …….
0000 111111 010101 ….
A C Z …..
Sono immagini di tipo GIF (Graphic Interchange Format), TIFF
c) Metodo di compressione JPEG (Joint Photographic Experts Group): schema esemplificativo;

E' un metodo con perdita di informazione.