Diseño de circuitos para tratamiento de imágenes aplicando técnicas basadas en soft computing

Resumen

La Tesis que se presenta se enmarca en el campo de aplicación del desarrollo de sistemas para el procesado de imágenes. Dentro de esta área se pretende dar soluciones a algunos de los problemas que aparecen a la hora de realizar el tratamiento de bajo nivel de imágen es en sistemas que presentan restricciones tanto de coste como de velocidad de operación. La Tesis pretende abordar cuatro aspectos relacionados con el procesado de imágenes: la compresión de imágenes, la mejora del contraste, la segmentación y la detección de bordes. El desarrollo de los algoritmos de tratamiento de imágenes se afronta desde una perspectiva específica mediante técnicas basadas en soft computing. Esta perspectiva permitirá desarrollar estrategias que cumplan con los requisitos impuestos y den lugar a circuitos eficientes. El primero de los aspectos que se abordan en esta Tesis corresponde a la compresión de imágenes. La necesidad de realizar la compresión proviene de la limitación del ancho de banda en los medios de comunicación así como la necesidad de reducir el espacio de almacenamiento. Las técnicas de compresión de imágenes permiten eliminar la redundancia en la imagen con objeto de reducir la información que es necesario almacenar o transmitir. A la hora de considerar los algoritmos de compresión se considerarán tanto el caso de compresión sin pérdidas y el caso de compresión con pérdidas. El segundo aspecto que se trata en esta Tesis es el control del contraste. Básicamente el contraste de imágenes puede ser definido como el cambio de la relación de luminancia de los elementos de una imagen. Cuando la variación en la luminancia es baja entonces la imagen tiene poco contraste. El control del contraste de imágenes es una operación necesaria en determinadas aplicaciones de procesamiento de imágenes. Así, por ejemplo, la mejora del contraste permite distinguir objetos en la imagen que no son distinguibles cuando se produce pérdida de contraste. El tercer y el cuarto aspecto considerados en esta Tesis corresponden a la segmentación de imágenes y la detección de bordes. Los algoritmos de segmentación y de detección de bordes permiten extraer información de las imágenes y reducir los requerimientos necesarios para el almacenamiento de la información. Por otro lado los mecanismos de extracción de bordes se implementan mediante la ejecución de la correspondiente realización software sobre un procesador. Sin embargo en aplicaciones que demanden restricciones en los tiempos de respuesta (aplicaciones en tiempo real) se requiere de implementaciones específicas en hardware. El principal inconveniente de las técnicas de detección de bordes para su realización hardware es la alta complejidad de los algoritmos existentes. Por este motivo se afronta el desarrollo de una técnica que ofrezca resultados adecuados para la detección de bordes en imágenes y simultáneamente permite realizar implementaciones hardware de bajo coste y alta velocidad de procesado. Esta Tesis se ha organizado en cinco capítulos. El primer capítulo cubre definiciones y conceptos básicos de imágenes digitales. El segundo capítulo trata de la compresión de imágenes. Se describen algunas mostrando las técnicas de compresión y se proponen e implementan nuevas estrategias. El capítulo 3 se centra en el control del contraste. El cuarto capítulo trata la segmentación de imágenes. En este caso nos centramos en la segmentación binaria basada en aplicar un valor umbral. Finalmente en el capítulo quinto se considera el problema de la detección de bordes.