definição e significado de Immagine

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Disegno

Un'immagine è una metodica di rappresentazione secondo coordinate spaziali indipendenti di un oggetto o di una scena.

Contiene informazioni descrittive riferite all'oggetto, alla scena che rappresenta: un'immagine è quindi una distribuzione (che può essere bi o tri-dimensionale) di un'entità fisica.

Il linguaggio delle immagini è intrinsecamente indeterminato, evocativo, dotato di segni che assumono valore simbolico in relazione al significato che attribuiamo a ciò che osserviamo o al valore pragmatico degli scopi della comunicazione.

La computabilità delle immagini invece risulta ben definita e formalizzata

Analisi di immagini
Sintesi di immagini

Nell'analisi è necessario avere dispositivi in grado di creare una rappresentazione numerica della distribuzione di luminosità di una scena.

Nella sintesi, invece, è necessario disporre di rappresentazioni geometrico-matematiche di forme così da ricavare delle distribuzioni di luminosità che appaiano sullo schermo di un computer.

Il linguaggio delle immagini è altamente evocativo e, in ambito multimediale, queste e la comunicazione visiva rivestono un ruolo fondamentale. Infatti, le immagini nella comunicazione multimediale costituiscono una sorta di linguaggio (visuale) che si affianca e si integra con quello testuale, possono diventare metafore, allegorie visive che potenziano l'usabilità dei sistemi interattivi o riproducono con esattezza di dettagli il reale.

Analisi delle immagini

Un'immagine (a sinistra) e una sua elaborazione matematica (a destra).

L'analisi delle immagini consiste nell'estrazione di informazioni da immagini di una scena reale; si basa sulla possibilità di formulare una rappresentazione matematica della distribuzione di luminosità di un'immagine.

Formazione delle immagini

Le immagini sono generate dalla combinazione di una sorgente di energia e dalla riflessione (per immagini a raggi X: assorbimento) dell'energia emessa dalla sorgente da parte di oggetti di una scena. Occorre un “sensore” sensibile all'energia prodotta dalla sorgente che raccolga l'energia “irradiata” dalla scena.

Nella maggior parte dei casi è coinvolta l'energia elettromagnetica (immagini “visibili”, immagini all'infrarosso, radar, raggi X etc.), ma si hanno anche immagini di altra natura (basate ad esempio su ultrasuoni) o patterns di illuminazione generati dal computer. L'energia coinvolta nella formazione dell'immagine è energia radiante che consiste di due campi di forza, elettrico e magnetico, ortogonali tra loro e rispetto alla direzione. L'energia radiante si propaga nello spazio mediante onde di lunghezza variabile. Per casi specifici come la microscopia elettronica e il gamma imaging le immagini prodotte come distribuzione di quantità non visibili vengono opportunamente trasdotte in immagini visibili da opportuni dispositivi chiamati fotoconvertitori.

Le condizioni tipiche necessarie affinché una scena sia rappresentabile da un'immagine sono rappresentate dall'interazione della scena con le radiazioni elettromagnetiche, da un sensore che raccolga la radiazione riflessa dalle superfici degli oggetti e la proietti sul piano immagine.

In situazioni non tipiche si hanno altre sorgenti per la formazione dell'immagine diverse dalla radiazione. Si può avere la formazione di un'immagine tramite raggi X, ciò che l'immagine riproduce è la distribuzione spaziale dell'energia assorbita dagli oggetti che compongono la scena, o anche tramite la microscopia elettronica dove un fascio di elettroni colpisce la scena; l'energia degli elettroni riflessi (secondari) viene convertita in energia elettromagnetica e forma l'immagine

C'è da tenere presente, inoltre, che punti diversi sulle superfici degli oggetti avranno nell'immagine valori diversi di intensità in funzione della quantità di energia radiante incidente sulla superficie, del modo in cui esse riflettono, del modo in cui l'energia riflessa è raccolta dal sensore, del modo in cui il sensore risponde all'energia con cui è colpito.

Immagine digitale

Per approfondire, vedi la voce Immagine digitale.

Perché le immagini siano elaborate al computer occorre trasformarle in una rappresentazione numerica/digitale, attraverso un processo chiamato digitalizzazione. Il problema di questa è che nella natura la distribuzione di energia elettromagnetica è continua (campo dei numeri reali: $\Bbb{R}$ ), nell'elaborazione digitale si ha una rappresentazione digitale (anello dei numeri interi $\Bbb{Z}$ ). La definizione di algoritmi per l'elaborazione delle immagini deve porsi a valle di considerazioni legate al mondo fisico (proprietà intrinseche dell'entità rappresentata) al modello del sensore ed al modello percettivo del fruitore dell'immagine.

Dopo questa premessa si comprende appieno il bisogno di affinare degli algoritmi di conversione analogico digitale per due finalità:

Miglioramento della qualità delle immagini ai fini di una ispezione ed interpretazione visuale da parte di esperti
Elaborazione ai fini di un riconoscimento automatico dei contenuti di un'immagine.

Questi studi vengono approfonditi da due discipline:

Computer vision, disciplina che si pone l'obiettivo di definire tecniche computazionali per la definizione esplicita delle proprietà del mondo 3D a partire da una o più immagini

Grafica computazionale, disciplina che si pone l'obiettivo di definire tecniche computazionali per la generazione di immagini a partire dai modelli (2D o 3D).

Miglioramento delle immagini

In seguito al processo di acquisizione dell'immagine si effettuano dei miglioramenti, questa fase viene chiamata pre-elaborazione. Si basa su tecniche simili a quelle del ritocco fotografico, ma a differenza di quest'ultimo solitamente si fondano su processi automatizzati e standardizzati.

Miglioramento della qualità delle immagini: