Compêndio de exercícios teóricos

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Comunicação Visual e Interativa

Mestrado em Engenharia Informática e de Computadores Segundo semestre de 2016-2017

Compêndio de exercícios teóricos

Tomás Alves

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Capítulos I & II

Fundamentos do processamento de imagem

1. Indique a opção que complete corretamente as seguintes frases.

i. Um exemplo de processamento de nível intermédio é ... a. … redução do ruído;

b. … realçamento da imagem;

c. … intensificação das características; d. … classificação de regiões.

Resposta correta: .

ii. Os elementos estruturantes do olho humano responsáveis pela visão fotópica são ... a. … as retinas;

b. … os bastonetes; c. … os cones; d. … as córneas.

Resposta correta: .

iii. Os elementos estruturantes do olho humano sensíveis à luminosidade são ... a. … as retinas;

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iv. O elemento que não faz parte do modelo fotométrico é ... a. … a fonte de iluminação; b. … o elemento de superfície; c. … o sensor; d. … o digitalizador. Resposta correta: .

v. Os valores da refletância variam entre ... a. … 0 e +∞;

b. … 0 e 1; c. … -1 e 1;

d. Nenhuma das anteriores. Resposta correta: .

vi. A cor dominante do filtro de Bayer é ... a. … o vermelho;

b. … o verde; c. … o azul; d. … o branco.

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vii. Amostragem é ...

a. … a digitalização das coordenadas; b. … a digitalização das intensidades; c. … aplicar uma operação de threshold; d. … alterar o fator de ampliação.

Resposta correta: .

viii. A métrica de distância entre pixéis D[p(x,y),q(s,t)] = |x-s| + |y-t| é ... a. … a distância Euclidiana;

b. … a distância City-block; c. … a distância Chessboard; d. … a distância ponto-a-ponto. Resposta correta: .

ix. O código 1011101100 é representado em RLE da seguinte forma: a. … 1(1)1(0)3(1)1(0)2(1)2(1);

b. … 1(1)0(1)1(3)0(1)1(2)1(2); c. … 6(1)4(0);

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x. Um exemplo de processamento de nível baixo é ... a. … descrição de regiões; b. … realçamento da imagem; c. … interpretação da cena; d. … classificação de regiões. Resposta correta: .

xi. Os elementos estruturantes do olho humano responsáveis pela visão escotópica são ... a. … as retinas; b. … os bastonetes; c. … os cones; d. … as córneas. Resposta correta: .

xii. Os elementos estruturantes do olho humano sensíveis à cor são ... a. … as retinas;

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xiii. O elemento que faz parte dum sistema de PDI é ... a. … a fonte de iluminação; b. … o elemento de superfície; c. … o sensor; d. … o olho humano. Resposta correta: .

xiv. Os valores da iluminação variam entre ... a. … 0 e +∞;

b. … 0 e 1; c. … -1 e 1;

xv. A cor dominante do filtro de Bayer é o verde porque ... a. … somos mais sensíveis ao verde;

b. … a combinação de azul e vermelho resulta em verde; c. … o espetro visível tem mais cor verde;

d. … ajuda a impedir a distorção cromática. Resposta correta: .

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xvi. Quantificação é ...

a. … a digitalização das coordenadas; b. … a digitalização das intensidades; c. … aplicar uma operação de threshold; d. … alterar o fator de ampliação.

Resposta correta: .

xvii. A métrica de distância entre pixéis D[p(x,y),q(s,t)] = max(|x-s|,|y-t|) é ... a. … a distância Euclidiana;

b. … a distância City-block; c. … a distância Chessboard; d. … a distância ponto-a-ponto. Resposta correta: .

xviii. Para 128 níveis de intensidade são necessários …

a. … 8 bits para representar todas as possibilidades; b. … 7 bits para representar todas as possibilidades; c. … 6 bits para representar todas as possibilidades; d. … 128 bits para representar todas as possibilidades. Resposta correta: .

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2. Sabendo que o objeto O está a 5 metros da câmara e que a distância entre dois pontos nesse plano é de 0.5 metros, qual a distância destes dois pontos no plano da imagem? Considere também que f é igual a 5 milímetros.

3. O ponto P pertence ao mundo real com coordenadas (x,y,z) = (6,8,2). Sabendo que a distância focal (f’) é igual a 3, calcule as coordenadas do respetivo ponto P’(x’,y’,z’) nas coordenadas da retina.

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Capítulos III

Análise de imagens binárias

4. Analise a imagem I da Figura 1.

4 7 6 3 7 8 9 5 4 8 5 9 6 2 4 7 8 1 3 7 4 2 5 9 8 Figura 1

i. Preencha a Figura 2 com o resultado da operação I > 6.

Figura 2

ii. Aplique o algoritmo de ECC, considerando conectividade 4, na Figura 2, preenchendo os valores na Figura 3.

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5. Considere as seguintes máscaras M, N e O das Figuras 4, 5 e 6, respetivamente, e a imagem F da Figura 7.

Figura 4 Figura 5 Figura 6 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 Figura 7

i. Aplique F ⊕ M preenchendo os valores na Figura 8.

Figura 8 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1

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ii. Aplique F 〇 N preenchendo os valores na Figura 9.

Figura 9

iii. Aplique (F O)⊕|FM preenchendo os valores na Figura 10.

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6. Analise a imagem I da Figura 11. 2 3 5 4 2 4 6 9 1 1 1 6 2 4 6 7 8 4 5 7 2 4 2 1 3 Figura 11

i. Preencha a Figura 12 com o resultado da operação I > 4.

Figura 12

ii. Aplique o algoritmo de contagem de objetos usando cantos externos e cantos internos na Figura 12 e indique o número de cantos externos, cantos internos e de objetos.

a. Número de cantos externos: . b. Número de cantos externos: . c. Número de objetos: .

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7. Considere a imagem F da Figura 13. Usando o algoritmo de grafo de adjacências de regiões, preencha a Figura 14 com o resultado e desenhe o grafo final. Considere conectividade 4. 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 Figura 13 Figura 14

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8. Considere a Figura 15. 1 2 1 4 4 3 2 2 2 2 5 2 5 3 4 1 Figura 15 i. Determine o histograma da Figura 5.

a. h = [ ].

ii. Usando o Algoritmo de Otsu, determine o limiar t e indique a sua “goodness”. a. t = .

b. λ = .

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Capítulos IV

Pré-processamento de imagem

9. Diga o que entende por:

i. Realçamento de imagem:

ii. Restauro de imagem:

10. Nomeie 3 técnicas de realçamento de imagem. i. . ii. . iii. . 11. Nomeie 2 técnicas de restauro de imagem.

i. . ii. .

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12. Tendo em conta a imagem representada na Figura 16, na qual são possíveis 16 níveis de intensidade (I) diferentes, preencha a Tabela 1 com as contagens cumulativas dos pixéis (CDF) e o valor da intensidade equalizado (IQ).

10 6 8 4 8 9 5 12 6 3 1 8 7 10 4 4 8 12 14 5 16 10 12 3 Figura 16 I CDF IQ 1 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 Tabela 1

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13. Relembre as propriedades dos operadores com máscaras. Indique a opção que complete corretamente as seguintes frases.

i. Quanto a operadores diferenciais, as coordenadas das máscaras têm sinais para que se obtenha resposta quando existem transições de intensidade.

a. … opostos … máxima; b. … opostos … mínima; c. … iguais … máxima; d. … iguais … mínima. Resposta correta: .

ii. No que toca a operadores de suavização, os elementos das máscaras M x N têm sinal e somam de modo a que a saída seja igual à entrada em regiões de intensidade constante.

a. … positivo … M x N; b. … negativo … - M x N; c. … simétrico … 0;

iii. [0.5V] Transições abruptas são tanto espalhadas quanto forem as dimensões da máscara.

a. … mais … menor; b. … mais … maior; c. … menos … maior; d. Nenhuma das anteriores.

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14. Analise a Figura 17. 1 6 4 8 5 3 2 6 7 1 5 4 6 2 3 4 Figura 17

i. Preencha a Figura 18 com o resultado de passar um filtro de média 3x3 na Figura 17 se e só se existe sobreposição total da máscara.

Figura 18

ii. Preencha a Figura 19 com o resultado de passar um filtro de mediana 3x3 na Figura 17 se e só se existe sobreposição total da máscara.

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15. Relembre as máscaras detetoras de pontos de contorno. i. Preencha a Figura 20 com uma máscara de Prewitt.

Figura 20

ii. Preencha a Figura 21 com uma máscara de Sobel.

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Capítulos V

Extração de cor e textura

16. Indique a opção que complete corretamente as seguintes frases. i. Do ponto de vista estrutural, uma textura é ...

a. … um modo como um conjunto de padrões elementares está disposto numa região;

b. … uma medida quantitativa de como as intensidades luminosas estão dispostos numa região;

c. … uma correspondência entre o número de pixéis e uma determinada intensidade luminosa;

d. Nenhuma das anteriores. Resposta correta: .

ii. A cor com os valores (256,256,0) no modelo CMY é … a. … ciano;

b. … magenta; c. … verde; d. … azul.

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iii. Seja D a cor (123,214,21) segundo o modelo RGB. O valor de crominância do vermelho (R) é igual a … a. … 0.66; b. … 0.33; c. … 0.34; d. … 123; Resposta correta: .

17. Considere a Figura 22. Indique as medidas quantitativas de densidade e direção dos edges. i. Fedgeness= ( , ) ii. Fmagdir = ( , , ) | / | / / | ⎯ \ | \ | ⎯ ⎯ | ⎯ \ / | / Figura 22

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18. Dada a cor (123,44,202) segundo o modelo RGB, indique: i. A cor segundo o modelo CMY: ( , , );

ii. A crominância das componentes do modelo RGB: a. r = ;

b. g = ; c. b = .

iii. A luminância do modelo RGB: .

19. Considere os histogramas h1 e h2. Indique o valor de intersection{h1,h2} e do

match{h1,h2}.

h1 = [ 5 3 2 6 2 3 ]

h2 = [ 4 3 1 4 3 1 ]

i. intersection{h1,h2} = .

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Capítulos VI

Análise de movimento

20. Nomeie dois métodos de subtração de imagem.

i. . ii. .

21. Enuncie os 5 passos do algoritmo simples de deteção de regiões. i. ii. iii. iv. v.

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22. Nomeie três fenómenos entre bounding boxes que podem ocorrer num sistema de videovigilância.

i. . ii. . iii. .

23. Observe as Imagens 1 e 2. De que forma pode diferenciar as regiões ativas de forma a saber se se trata de um carro, pessoa ou outro tipo de conjunto de pixéis ativos?

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Capítulos VII

Segmentação de regiões

24. Nomeie 3 possíveis features para decompor regiões.

i. . ii. . iii. .

25. Construa a árvore quadtree da imagem binária representada na Figura 23 segundo o esquema da Figura 24. Figura 23 Figura 24 1 2 3 4

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26. Nomeie os 4 passos do algoritmo de Canny.

i. . ii. . iii. . iv. .

27. Construa a aproximação poligonal do seguinte chaincode na Figura 25. Note que a codificação está presente na Figura 26. Comece no ponto assinalado.

chaincode: 101776655242432 Figura 25 Figura 26 3 2 1 4 0 5 6 7

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28. A partir das matrizes de ThetaQ e DQ das Figuras 27 e 28, respetivamente, preencha a matriz Acumulador da Figura 29.

NOTA: Assuma que, na matriz Acumulador o ThetaQ tem intervalos de 10 em 10 e o DQ de 1 em 1. - - 0 0 - - - 0 0 - 90 90 40 20 - 90 90 60 40 - - - - - - Figura 27 Figura 28 - - 3 3 - - - 3 3 - 3 3 3 3 - 3 3 3 3 - - - - - -

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29. Dadas as Tabelas 2, 3 e 4, cada uma correspondendo às linhas e ângulos dum ponto, indique o ângulo e a distância aproximados às décimas da reta que une os três pontos.

Tabela 2 Tabela 3 Tabela 4 i. Ângulo: .

ii. Distância: . 30. Analise a Figura 30.

i. Desenhe a MST na árvore.

ii. Qual o valor de Int(C), sendo C a componente da árvore da Figura 30?

Int(C) = . Figura 30 Ângulo Dist. 0 57.1 30 79.5 60 80.5 90 60.0 120 23.4 150 -19.5 Ângulo Dist. 0 74.6 30 89.6 60 80.6 90 50.0 120 6.0 150 -39.6 Ângulo Dist. 0 40.0 30 69.6 60 81.2 90 70.0 120 40.6 150 0.4