INSTITUTO TECNOLGICO DE SALTILLO

U NIDAD 5. REAS
RELACIONADAS A LA

GRAFICACIN .

Graficacin

Catedrtico: Martha Patricia Pia Villanueva

Nombre: Sahira Alejandra Figueroa Balderas

Periodo Enero-Junio

23 de Mayo de 2016
Contenido

Introduccin.......................................................................................3
5.1 Procesamiento de Imgenes...............................................................4
5.2 Visin Por computadora....................................................................8
Filtros para eliminacin de imgenes.....................................................................9
5.3 Animacin Por computadora.............................................................11
reas de la Animacin....................................................................................... 11
Tcnicas para la animacin................................................................................ 12
Caractersticas de la animacin en 3D.................................................................14
Conclusiones....................................................................................16
Referencias Bibliogrficas....................................................................16
Introduccin
La computadora es una herramienta muy til que nos puede ayudar para un sinfn
de funciones. En el presente trabajo se muestra las diferentes reas relacionadas
con la graficacin.

Una de ellas es el procesamiento de las imgenes en l se habla de los tipos de

imgenes, como los son el procesamiento de imgenes de bajo nivel y el
entendimiento de imgenes de alto nivel.

Posteriormente tambin se mencionan algunos mtodos de filtros que se pueden

aplicar a una imagen.

No obstante tambin se hace mencin de las diferentes tcnicas que se utilizan

para darle a una animacin a una imagen que pueden ser de diversos tipos.
5.1 Procesamiento de Imgenes.
Existe un gran desarrollo del procesamiento de imgenes en esta poca, gracias
al progreso que existente en las Tecnologas de Computacin y de Sensores. Al
existir esta nueva tecnologa, se ha aplicado en diferentes reas, tanto artsticas
como cientficas como: Diferentes tipos de Arte, Astronoma, Seguridad, Medicina,
Comunicaciones, Meteorologa, Automatizacin de Oficina, Transporte,
Tecnologas ambientales, Produccin, Sismologa, Sensado Remoto, Diagnstico
no invasivo, Robtica, computacin grfica, entretenimiento, etc. Esto conlleva a
unos problemas, cmo: bajo performance de algoritmos y mtodos tradicionales
en tareas que involucran el procesamiento de imgenes, Dificultades lgicas al
proyectar imgenes tridimensionales basadas en imgenes bidimensionales.

Por lo que a muchos investigadores han puesto gran inters y en sus resultados
exponen posibles soluciones: Desarrollo de mtodos y algoritmos basados en
modelos biolgicos de la visin, Dinmica de objetos ante la visin humana,
Efectos de la combinacin de diferentes espectros, etc.

En el procesamiento digital de imgenes se distinguen dos niveles principales de

manera general:

Procesamiento de imgenes a bajo nivel: Muy poco uso de conocimiento

respecto al contenido de las imgenes.
Comnmente se reconoce una secuencia de cuatro para el procesamiento
a bajo nivel: adquisicin de la imagen, pre-procesamiento, segmentacin de
la imagen, descripcin y clasificacin de objetos.
Entendimiento de imgenes a alto nivel: Existe la capacidad de realizar
toma de decisiones respecto al contenido de las imgenes.
El procesamiento de imgenes est dado por un conjunto de operaciones
llevadas a cabo sobre las imgenes a fin de realizar mediciones
cuantitativas para poder describirlas.

Una caracterstica es un atributo usado para hacer decisiones respecto a objetos

en la imagen. Algunos atributos son naturales y se definen mediante la apariencia
visual de la imagen, los artificiales, son el resultado de operaciones realizadas a la
imagen. Una imagen f(x,y) est dada por sus coordenadas espaciales y su brillo, y
es representada matemticamente en una matriz.

Las herramientas para la adquisicin de imgenes transforman la imagen visual de

un objeto fsico y sus caractersticas intrnsecas en un conjunto de datos
digitalizados, usados para procesarla.

El procesamiento digital de imgenes tiene diversas aplicaciones y problemas:

Representacin
Transformacin
Modelado
Restauracin
Reconstruccin
Anlisis
Comprensin de datos

Se define como ruido cualquier entidad en las imgenes, datos o resultados

intermedios que no son interesantes para la computacin que se pretende llevar a
cabo.
Las tcnicas de filtraje son transformaciones de la imagen pxel a pxel, que
dependen de los niveles de gris de los pxeles vecinos en la imagen original. El
proceso de filtraje se realiza utilizando matrices denominadas mscaras, que son
aplicadas sobre la imagen. Los filtros sirven para suavizar o realzar detalles de la
imagen, o minimizar efectos de ruido.

Filtro gaussiano. Este filtro implementa mscaras que intentan imitar la

forma de una gaussiana: G(x,y) = e - (x + y) / 2, donde x, y son las
coordenadas de la imagen y sigma una desviacin estndar de la
probabilidad de distribucin asociada.
Filtro mediana (rango de vecindades). El objetivo del filtro mediana es
reducir el empaamiento de los bordes. Este filtro reemplaza el pxel
actualmente analizado en la imagen por la mediana del brillo con respecto a
los vecinos ms cercanos.
Filtro de suavizado direccional (preservacin de bordes). La eliminacin
de ruido mediante suavizado distorsiona la informacin con respecto a los
 bordes. Que se calcula en varias direcciones segn la ecuacin:
I (x,y) = 1/N(k,l)E I(x-k, y-l).
Filtro de suavizado conservador. Esta tcnica de reduccin del nivel de
ruido emplea un algoritmo de filtracin simple y rpido que sacrifica su
poder de eliminacin de ruido a cambio de preservar el detalle espacial de
la frecuencia en una imagen, removiendo pxeles aislados con un valor muy
alto o muy bajo.
Realce de contraste. Tiene como objetivo mejorar la calidad de las
imgenes bajo ciertos criterios subjetivos del ojo humano. El contraste entre
dos objetos se puede definir como la razn entre sus niveles de gris
medios. La manipulacin de contraste consiste en una transferencia
radiomtrica en cada pxel.
Filtro paso bajo es empleado para remover ruido de alta frecuencia
espacial en una imagen digital. La reduccin del ruido mediante el filtro de
paso bajo se lleva a cabo mediante una cancelacin de las variaciones ms
rpidas entre pxel y pxel.
Filtro paso alto opera mediante el anlisis de los valores de cada pxel y
cambiando estos de acuerdo a los valores de los pxeles vecinos. El filtro
paso alto realza detalles de la imagen.
Filtro SUSAN (Smallest Univalue Segment Assimilating Nucleus). Preserva
la estructura de la imagen alisando nicamente sobre los pxeles que se
encuentran dentro de la regin del pxel analizado (pxel central). Este filtro
integra los mejores aspectos de los mtodos de reduccin de ruidos
existentes incluyendo la preservacin de bordes.

En el anlisis de objetos dentro de las imgenes resulta esencial distinguir entre el

objeto de inters y el resto de la imagen. Una de las tcnicas ms conocidas es la
segmentacin mediante la deteccin de bordes.

La deteccin de bordes es la aplicacin de un algoritmo con est propsito que

dar como resultado un contorno. Su objetivo es obtener imgenes cuya salida
muestre pxeles de mayor intensidad en los valores que detecten transiciones
cercanas.
Alguno de los algoritmos de deteccin de bordes ms comunes son:
Tcnicas basadas en el gradiente: Operador de Roberts, Operador de Sobel,
Operador de Prewitt, Operador Isotrpico.

Operadores basados en cruces por cero: Operador de Marr-Hildreth, Detector

de Canny.

Los operadores basados en el gradiente son pxeles con un alto gradiente. Un

rpido ndice de cambio de intensidad dada por el ngulo del vector gradiente
puede observarse en los pxeles de los bordes. Un pxel de borde se describe por:
Intensidad del borde (magnitud del gradiente) y direccin del borde (nglo del
gradiente).

Operador de Roberts. Utiliza las direcciones diagonales para calcular el vector

gradiente mediante mscaras.

Operador de Sobel. Calcula la magnitud del gradiente mediante: M sx + sy

Operador de Prewitt. Expande la definicin del gradiente en una mscara de 3x3

para ser ms inmune al ruido, utiliza la misma ecuacin que Sobel, pero con
constante c = 1.

Operador Isotrpico. Intenta llegar a un equilibrio entre operador Prewitt y Sobel.

Prewitt proporciona deteccin para bordes verticales y horizontales, y Sobel
deteccin de bordes diagonales.

5.2 Visin Por computadora.

La visin por computadora es una rama de la inteligencia artificial que tiene por
objetivo modelar matemticamente los procesos de percepcin visual en los seres
vivos y generar programas que permitan simular estas capacidades visuales por
computadora.
Tienen como fin ltimo extraer propiedades del mundo a partir de un conjunto de
imgenes. El guiado de un vehculo autnomo, la evaluacin automtica de la
calidad de una pieza de cermica o la inmersin automtica de un personaje
grfico en una pelcula, son algunos ejemplos de aplicaciones actuales de la visin
por computadora.

Sus antecedentes se remontan a los aos veinte, cuando se mejor la calidad de

las imgenes digitalizadas de los peridicos, enviadas por cable submarino entre
Londres y Nueva York. Actualmente existen vehculos autnomos que han viajado
de costa a costa en Estados Unidos y slo han sido asistidos por un operador
humano, el 3% del tiempo.

"El propsito de la visin artificial es programar un computador para que

"entienda" una escena o las caractersticas de una imagen."

Los objetivos tpicos de la visin artificial incluyen:

La deteccin, segmentacin, localizacin y reconocimiento de ciertos

objetos en imgenes (por ejemplo, caras humanas).
La evaluacin de los resultados (por ejemplo, segmentacin, registro).
Registro de diferentes imgenes de una misma escena u objeto, es decir,
hacer concordar un mismo objeto en diversas imgenes.
Seguimiento de un objeto en una secuencia de imgenes.
Mapeo de una escena para generar un modelo tridimensional de la escena;
este modelo podra ser usado por un robot para navegar por la escena.
Estimacin de las posturas tridimensionales de humanos.
Bsqueda de imgenes digitales por su contenido.

Estos objetivos se consiguen por medio de reconocimiento de patrones,

aprendizaje estadstico, geometra de proyeccin, procesamiento de imgenes,
teora de grafos y otros campos. La visin artificial cognitiva est muy relacionada
con la psicologa cognitiva y la computacin biolgica.

El proceso de visin por computadora puede subdividirse en seis reas

principales:
1. Sensado: Es el proceso que nos lleva a la obtencin de una imagen visual.

2. Pre procesamiento: Tcnicas de reduccin de ruido y enriquecimiento de

detalles en la imagen.

3. Segmentacin: Es el proceso que particiona una imagen en objetos de inters.

4. Descripcin: Trata con el cmputo de caractersticas tiles para diferenciar un

tipo de objeto de otro.

5. Reconocimiento: Es el proceso que identifica esos objetos.

6. Interpretacin: Asigna un significado a un conjunto de objetos reconocidos.

Filtros para eliminacin de imgenes

A las imgenes que no son interesantes para la computadora se le define como
ruido, existen una gran cantidad de algoritmos para la restauracin y mejoramiento
de imgenes. Las tcnicas de filtraje son transformaciones de la imagen pixel a
pixel, que no dependen solamente del nivel de gris de un determinado pixel, sino
tambin del valor de los niveles de gris de los pixeles vecinos de la imagen
original. El proceso del filtraje se realiza utilizando matrices denominadas
mscaras, que son aplicadas sobre la imagen. La imagen resultante de la
aplicacin de un filtro es una nueva imagen. Los filtros sirven para visualizar o
realzar detalles de la imagen, o inclusive minimizar efectos de ruido.

Existen diferentes formas de filtrar las imgenes, enseguida se mencionara

algunas de ellos:

Filtro gaussiano
Filtro mediana (rango de vecindades)
Filtro de suavizado direccional (preservacin de bordes)
Filtro de suavizado conservador
Realce de contraste
Filtro por paso bajo
 Filtro de paso alto
Filter SUSAN (Smallest Univalue Segment Assimilating Nucleus)

5.3 Animacin Por computadora.

La animacin por computadora es el arte de crear imgenes en movimiento
mediante el uso de computadoras. Cada vez ms los grficos creados son en 3D,
aunque los grficos en 2D todava se siguen usando ampliamente para
conexiones lentas y aplicaciones en tiempo real que necesitan renderizar rpido.
Algunas veces el objetivo de la animacin es la computacin en s misma, otras
puede ser otro medio, como una pelcula. Los diseos son elaborados con la
ayuda de programas de diseo, modelado y por ltimo renderizado.
Para crear la ilusin del movimiento, una imagen se muestra en pantalla
sustituyndose rpidamente por una nueva imagen en un fotograma diferente.
Esta tcnica es idntica a la manera en que logra la ilusin de movimiento en las
pelculas y en la televisin.

reas de la Animacin.
Cuando uno piensa en animacin por computadora, lo primero que viene a la
mente, es 3D, y/o Maya, 3Ds Max, Cinema 4D, etc. Sin embargo, la Animacin es
un rea que requiere de multiples actividades, podramos decir que los
animadores requieren tener experiencia y/o habilidades en: dibujo, escultura,
pintura, fotografa y actuacin para poder expresar sus ideas. La animacin no
solo es un arte visual, es un arte en movimiento.

La actuacin le da motivacin a nuestra animacion, y dndole mayor autenticidad.

En escencia un animador es un actor, el cual acta a travs de su personaje.
Adems, la Animacin por Computadora no est compuesta de un solo programa,
el animador requiere de:

Modelado/Animacin: Autodesk Maya, Autodesk 3Ds Max

Fotografa/Dibujo: Adobe Photoshop, Adobe Illustrator, Z-Brush
Edicin de Video: Apple Final Cut o Adobe Premier
Composicin de Video: Adobe After Effects, The Foundry Nuke, Apple
Shake
Effectos de Agua: Realflow
Seguimiento de Cmara: Syntheyes
Audio: Protools, Fruity Loops, Audition, etc.

Tcnicas para la animacin

Stopmotion: Es animacin utilizando objetos reales capturados cuadro a cuadro.
Puede ser que los objetos incluyan armaduras o esqueletos internos.

Animacin de Plastilina: Comnmente conocido como claymation, es una

variacin del Stopmotion. La diferencia radica en el uso de plastilina.

Animacin por Celdas: Conocido tambin como Animacin tradicional. Es el

mtodo utilizado para animacin 2D sin el uso de computadora.
Todas las caricaturas y animacin de los 90's y anteriores utilizan este mtodo.

Animacin Digital 2D: Es el mtodo similar a la animacin por Celdas, pero

utilizando una computadora. Existe software especializado para la creacin de
estas. Prcticamente todas las caricaturas actuales utilizan este mtodo.

Animacin Digital 3D: Aunque inici desde los aos 70's, se puso de moda a
partir de Toy Story. Esta rama se ha extendido y avanzado con forme han pasado
los aos, ahora casi todos los largometrajes animados incluyen este tipo de
animacin. Sin embargo no est limitada a largometrajes, la animacin 3D la
vemos todo el tiempo en televisin: Comerciales de TV como: Anuncios de Carros,
juguetes, medicinas, etc., caricaturas, efectos especiales en series de televisin.

Proceso de Animacin.

Crear una animacin 3D, requiere: preproduccin, modelar, texturizar y aplicar

materiales, iluminacin, cmaras, modelado de personajes, crear armadura de los
personajes, animar, actuar, efectos especiales, renderizar, composicin, y
finalmente editar. Esto es sin incluir captura y edicin de audio. Es decir, crear
animacin 3D es igual o ms complejo que filmar un video de la manera comn.
Por ejemplo, si el personaje est tomando caf en su comedor, en la vida real
buscamos el lugar donde vamos a filmar, compramos/conseguimos la mesa, la
silla, la taza y el caf, contratamos al actor, posicionamos la cmara, lo filmamos y
listo. En animacin 3D, tendremos que disear el personaje, el escenario,
incluyendo la mesa, la taza, el caf, la silla, el cuarto, pintarlo, iluminarlo,
posicionar la cmara, animar al personaje, y por fin renderizar.

Preproduccin. Es la planeacin de la animacin, incluye creacin de historia,

redaccin del guin, diseo de escenarios, objetos, personajes, storyboard,
creacin de esculturas, dibujos, etc.

En esta etapa se define todo lo relacionado con la animacin a producir.

Modelado. Es la construccin de los objetos de la escena. Es comn empezar con
primitivas u objetos simples y de ah modelar el resto. Es decir, todo se construye
a partir de esferas, cubos, cilindros, pirmides, etc.

Texturas y Materiales. Hasta este punto tan solo se encuentra creado el objeto
y/o escenario. Pero no tiene color, ni hemos definido como absorbe y refleja la luz.

Material: Define nicamente el color base, vincula todas las texturas al material
mismo, indica como se refleja y se absorbe la luz. Por ejemplo, la madera refleja la
luz diferente a un vaso, al concreto, a una tela, al oro, etc. Todo esto lo definimos
en el material.

Textura: Se aplican al material, e indica el dibujo que se encuentra sobre el

objeto, esto puede ser la portada de un libro, las rayas en una camisa, etc.
Tambin pueden existir texturas que indican relieve, emisin de luz etc.

Luces. Toda escena realista requiere ser iluminada. Utilizando luces de relleno as
como iluminando correctamente las partes principales de la escena. Esta
iluminacin le dar vida y volumen a la escena.

El color de la luz tambin le dar temperatura y estilo a la escena. Suele ser un

rea a la cual los animadores le dan poca importancia; sin embargo, es una de las
principales, y no debe tomarse a la ligera. Una escena con materiales y textura,
pero sin luces puede resultar aburrida; en contraste, una escena con luces y sin
materiales, ni texturas puede resultar atractiva visualmente.

Cmaras. La posicin de la cmara es muy importante antes de modelar y animar.

Pues esto le va a dar sentido y sentimiento a nuestras escenas. Para posicionar
las cmaras debemos utilizar principios de fotografa y cinematografa. Adems de
que nos ahorramos modelar secciones de la escena que jams entrarn en
cuadro.
Modelado de Personajes. Modelar personajes es diferente a modelar objetos,
aunque los primeros pasos son similares, los personajes requieren seguir cierto
flujo, y preparacin en su piel digital as como en su esqueleto interno.
Antes de modelar el personaje, requerimos haberlo dibujado, y tal vez hasta
esculpirlo en arcilla o plastilina. El esqueleto es la parte ms tcnica de la
animacin por computadora, pero es necesaria para animar al personaje. Este
esqueleto controlar al personaje.

Animacin. Animar es el proceso de cambiar la posicin y/o forma del objeto a

travs del tiempo. Esto se refiere a objetos, vehculos, personajes, etc.

Efectos especiales. En ocasiones requerimos animar objetos complejos (tela,

humo, fuego, agua), o animar muchos objetos similares (polvo, chispas, etc), lo
cual podra tardar horas si lo animamos a mano. Para solucionar esto, tenemos la
opcin de utilizar partculas y otros tipos de efectos especiales.

Render. Comnmente se refiere al hecho de convertir nuestros modelos 3D a

fotografas 2D, es decir, exportar a foto o video. Existen muchas opciones de
render que le darn realismo a nuestra escena, como lo es sombras, oclusin,
trazado de rayos, reflejos, refracciones, etc.

Caractersticas de la animacin en 3D
Una caracterstica importante de la animacin por computadora es que nos
permite crear escenas realmente tridimensionales. Esto quiere decir que, a
diferencia de la animacin dibujada a mano, en una escena animada por
computadora es posible cambiar el Angulo de la cmara y con esto, ver otra parte
de la escena.

Otra ventaja es que puede reutilizar partes de la animacin por separado, es decir,
que se puede ver totalmente diferente de otro punto de vista de la cmara.

Debe considerarse en la animacin tres dimensiones es la forma en que se

detienen los cuerpos. Si a un modelo lo determinamos por completo, es decir, que
todas las partes de su cuerpo se detengan al mismo tiempo, de lo contrario el
movimiento no se ver realista.
Conclusiones.
Las imgenes son una herramienta muy til para las diferentes reas en
especfico es por ello que se lleg a la creacin de las mismas por computadora
para ver de manera grfica algn caso dado.

Uno de los temas observados dentro de esta unidad es que la inteligencia artificial
est estrechamente relacionada con la estructura fsica tridimensional del mundo
para realizar un anlisis de una imagen. Por ello, es necesaria la calidad en el uso
de imgenes. Aunque tambin pueden usarse unos mtodos que son filtros para
darle una mejor vista a una imagen.
La animacin por computadora nos permite crear diversas cosas, desde un
comercial, una pelcula, hasta un videojuego, la animacin puede ser tanto en 2D
como en 3D, cada una con diversas aplicaciones, es importante conocer el cmo
llevar a cabo una animacin correctamente puesto que es una habilidad muy
importante y para ello se debe llevar a cabo una serie de pasos o procedimiento
para su desarrollo.

Referencias Bibliogrficas.
1.http://graficacion-suirot18.blogspot.mx/2013/11/51-procesamiento-de-
imagenes.html

2. http://graficacionito.blogspot.mx/2013/11/51-procesamiento-de-imagenes.html

3. http://cauchemarg.blogspot.mx/2013/11/52-vision-por-computadora.html