Procesos de medidas en imágenes digitales

De acuerdo con las posibilidades de calibración de una imagen digital respecto a su resolución espacial o calibración morfológica o geométrica, respecto a su densitometría y a su colorimetría, es posible obtener valores físicos, o lo que es lo mismo, efectuar mediadas, de tipo geométrico o morfológico, densitométrico y colorimétrico.

Cada uno de estos tipos de medidas, para poder ser referidas a unidades físicas independientes del modo de digitalización de la imagen, requieren un proceso de calibración, o lo que es lo mismo: deducir la función que relaciona los parámetros de la imagen digital con las propiedades físicas que se quieren medir en el objeto o escena convertidos en imagen digital.

El tipo de calibración más frecuente es la calibración morfológica o geométrica, que relaciona el tamaño de los objetos en la escena real con la definición o tamaño de resolución de la imagen (Ver Calibración).

Mediadas morfológicas o geométricas

Una vez obtenida la calibración morfológica, es posible efectuar diversos tipos de medidas directas en los objetos que aparecen en la imagen. Por medidas o parámetros directos se entienden medidas de longitud o distancia, perímetros ángulos entre líneas y superficies. A partir de estos parámetros directos se puede calcular otro tipo de parámetros de tipo indirectos tales como el centro de gravedad o el centro de inercia de un objeto, factores de forma de los objetos o porcentaje que un objeto ocupa respecto una superficie de referencia.

Imagen de una pieza metálica articulada en la que se ha efectuado diversas medidas de longitudes y de ángulos entre dos líneas.

Medidas Interactivas

En una imagen en niveles de gris o en color, en la que no se han identificados e individualizado los objetos que se quieren medir, las medidas deben efectuarse do forma interactiva sobre la imagen, definiendo mediante el cursor los límites del objeto. Para poder efectuar un proceso de medidas de varios parámetros sobre múltiples objetos, de forma automática, previamente es necesario identificar y etiquetar cada objeto, tal como se explica en los ejemplos de medidas automáticas.

Medida de líneas o distancias

Las medidas de líneas o distancias entre dos puntos suelen ser las que con mayor frecuencia se realizan sobre las imágenes digitalizadas. La longitud de una línea recta suele considerarse como la distancia euclidiana entre sus extremos (en algunos equipos, sin calibración geométrica esta distancia suele considerarse como el número de píxeles que forman la línea, valor que no refleja la longitud real de la recta en todos los casos en que esta no es paralela a uno de los dos ejes de la imagen). En  el caso de poli líneas (polígonos, curvas, trazados irregulares) puede ser de interés, más que la distancia entre los puntos extremos la longitud total de la línea, la cual debe obtenerse, excepto en el caso de curvas con función conocida, como la suma de las distancias euclidianas de todos los píxeles.

Medidas de ángulos

Las medidas interactivas de ángulos son independientes de la calibración de la imagen. Sin embargo son muy sensibles a defectos de digitalización, como sucede cuando el tamaño de equivalencia de los píxeles no es el mismo en vertical que en horizontal o cuando el sistema óptico presenta distorsiones, sobre todo en el borde de las imágenes  (objetivos del tipo gran angular). En estos casos es necesario corregir la imagen previamente.

Las medidas de ángulos suelen realizarse indicando con el cursor tres puntos no alineados, con lo que se mide el ángulo circunscrito del hipotético triángulo definido por estos tres puntos. También puede medirse el ángulo entre dos líneas, definiendo estas con el cursor, que pueden cruzarse o no dentro del marco de la imagen. En este caso no es necesario conocer exactamente el punto de cruce de las dos líneas cuyo ángulo quiere medirse. Este último método es el utilizado en el ejemplo siguiente.

Microfotografía de una rosca de tornillo, en e que se han medido, para control de calidad el ángulo de los dientes. Los datos e las mediciones pueden guardarse automáticamente en un archivo para su posterior análisis estadístico.

   Num.   Angulo entre líneas
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    1        61.71882
    2        60.83239
    3        59.84346
    4        58.40301

Medidas de diámetros

Para medir interactivamente el diámetro de un círculo, es necesario dibujar éste, ya sea arrastrando con el cursor el centro del mismo hasta un punto de la circunferencia, o bien indicando tres puntos sobre la circunferencia para que el sistema pueda determinar de forma automática el centro del círculo, tanto si queda incluido dentro del cuadro de la imagen como si queda fuera del mismo.

Ejemplo en el que se mide el diámetro de los dientes de un tornillo para control de calidad.

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Otros ejemplos de medidas interactivas:

Aplicación de medida de diámetros en farmacología para definir el halo de inhibición.

Medidas densitométricas

Medidas automáticas