L’elaborazione digitale delle immagini è una disciplina che comporta l’utilizzo di algoritmi per modificare un’immagine digitale. Tali algoritmi, a partire dai valori dei pixel dell’immagine, restituiscono una immagine modificata oppure un dato numerico o tabellare rappresentativo di una particolare caratteristica dell’immagine in input. Tali operazioni possono essere svolte in maniera totalmente automatica o con un’interazione anche continua con l’utente.
Caratteristiche
Il tipo più noto di elaborazione digitale delle immagini è l’editing o fotoritocco, che si può effettuare tramite degli appositi software tra cui il più famoso è Photoshop. Sostanzialmente, l’editing di immagini consiste nell’alterare l’immagine originale sia in maniera elementare, per esempio rendendola più luminosa o tagliandone i margini, sia in maniera più profonda rimuovendo o aggiungendo cose o persone o cambiandone dei dettagli come le imperfezioni della pelle o le dimensioni dei seni. L’elaborazione avviene partendo dal fatto che le immagini raster sono memorizzate in forma di matrice di pixel, ognuno dei quali contiene il colore e la luminosità del punto. I programmi di fotoritocco permettono a un utente di cambiarne questi i valori indicando manualmente quali operazioni devono essere effettuate in quali zone, tra i numerosi tipi di operazioni che possono essere svolte una delle più frequenti è la copia di parti dell’immagine in altre zone, per esempio copia di una zona erbosa su un particolare da nascondere o copia di una zona di pelle sana su un’imperfezione, detta strumento clona.
L’elaborazione di immagini in modo digitale presenta molti vantaggi rispetto all’elaborazione analogica, in particolare è possibile eseguire su immagini digitali operazioni molto complesse e il numero delle operazioni che si possono effettuare è nettamente maggiore. Con la diffusione e il perfezionamento dei computer l’elaborazione analogica delle immagini è stata praticamente abbandonata.
Operazioni di base su immagini digitali
Possiamo suddividere gli operatori applicabili a immagini digitali in 2 categorie:
- Operatori punto
Gli Operatori punto effettuano una trasformazione del valore di un pixel a seconda del valore che ha il solo pixel stesso nell’immagine originale, essendo u un pixel dell’immagine di partenza e v il pixel nella stessa posizione dell’immagine destinazione possiamo scrivere:
Il tipo di trasformazione effettuato dipende dalla natura della f(u). Ad esempio un operatore di sogliatura (thresholding) lavora nel seguente modo: l’utente impone un valore di soglia per il livello di grigio (o di colore) dei pixel.
L’operatore analizza i pixel dell’immagine uno a uno, se il suo livello di grigio eccede il valore di soglia allora tale valore viene impostanto ad un valore arbitrario, ad esempio nero. Se il valore del pixel originale non eccede il valore fissato come soglia, viene lasciato invariato. - Operatori spaziali
Gli operatori di tipo spaziale, invece, sfruttano, per determinare il valore del pixel di destinazione, non solo il valore del pixel stesso nell’immagine originale, ma anche il valore di alcuni pixel ad esso vicini.
La dimensione di tale vicinanza è determinata dall’utente che imposta la finestra su cui l’operatore deve lavorare.
Esempi noti di operatori spaziali sono il filtro media, che calcola la media aritmetica dei pixel all’interno della finestra e impone tale valore, e il filtro mediano, il quale invece calcola la mediana statistica.
L’utilità di tali filtri sta nella capacità di eliminare un qualche tipo di disturbo che affligge l’immagine originale. In particolare mediante un filtro media è possibili eliminare disturbi distribuiti in modo gaussiano, mentre tramite l’applicazione di un filtro mediana si eliminano efficacemente disturbi casuali, i cosiddetti shot noise, quali ad esempio quelli generati da errori nel canale trasmissivo.
Operazioni avanzate su immagini digitali
In ambito delle immagini digitali, esistono anche altre tecniche più avanzate, che permettono di ottenere risoluzioni maggiori attraverso tecniche di super-resolution, o di ricostruzione di parti mancanti, con tecniche di inpainting.