Immagine
# Immagine

Un'immagine è una rappresentazione visiva, non solida, della realtà. In particolare un'immagine può rappresentare la realtà fisica (in modo più o meno realistico) oppure una realtà fittizia o astratta.

## Tipi di immagini

### Immagine ottica

Un'immagine ottica è un'immagine ottenuta mediante un sistema ottico. Tipi di immagini ottiche sono l'immagine riflessa, l'immagine rifratta, l'immagine reale, l'immagine virtuale.

### Immagine riflessa

Un'immagine riflessa è un'immagine ottica ottenuta mediante un sistema catottrico. Cioè un'immagine ottica ottenuta mediante la riflessione della luce. Un esempio di immagine riflessa è l'immagine che si forma sulla superficie riflettente dello specchio.

### Immagine rifratta

Un'immagine rifratta è un'immagine ottica ottenuta mediante un sistema diottrico. Cioè un'immagine ottica ottenuta mediante la rifrazione della luce. Un esempio di immagine rifratta è l'immagine visibile con il cannocchiale. Un tipo di immagine rifratta è l'immagine retinica.

**Immagine retinica**

L'immagine retinica è l'immagine rifratta che si forma sulla retina dell'occhio. L'occhio rappresenta infatti un sistema diottrico. L'immagine retinica permette di vedere la realtà fisica agli esseri viventi dotati del senso della vista. È quindi l'immagine ottica per antonomasia perché, attraverso di essa, è possibile vedere tutte le altre immagini.

### Immagine reale

Un'immagine reale è un'immagine ottica che è sede dell'energia luminosa che la genera. L'espressione "immagine reale" si contrappone all'espressione "immagine virtuale".

### Immagine virtuale

Un'immagine virtuale è un'immagine ottica data dai prolungamenti immaginari dei raggi di luce che la generano. Un'immagine virtuale non è quindi sede dell'energia luminosa che la genera.

### Immagine grafica

Un'immagine grafica è un'immagine fissata (in modo più o meno permanente) su un supporto fisico oppure visualizzata (in modo più o meno prolungato nel tempo) su uno schermo di visualizzazione. Esempi di immagini fissate su supporti d'immagine sono le immagini fissate su quadri dipinti a mano. Esempi di immagini visualizzate su schermi di visualizzazione sono le immagini visualizzate sugli schermi di visualizzazione dei televisori. Un'immagine grafica in movimento viene realizzata visualizzando in successione una serie di immagini grafiche fisse. Tipi di immagini grafiche sono l'immagine disegnata e l'immagine di sintesi.

### Immagine disegnata

Un'immagine disegnata (anche chiamata "disegno") è un'immagine grafica prodotta mediante il tracciamento di segni la cui forma e posizione sono decise dal disegnatore secondo le sue capacità artistiche o in base a calcoli matematici. Tipi di immagini disegnate sono l'immagine dipinta, l'immagine litografica, il disegno animato.

**Immagine dipinta**

Un'immagine dipinta (anche chiamata "dipinto") è un'immagine disegnata mediante la pittura. La realizzazione di immagini dipinte è una delle forme d'arte più apprezzate e celebrate. Ne è nato quindi un mercato dove le immagini dipinte dai pittori più apprezzati possono essere valutate anche milioni di euro. Tipi di immagini dipinte sono il dipinto ad olio, l'acquerello, l'affresco. Considerando il supporto fisico su cui viene fissata l'immagine, si distingue invece il dipinto su muro (anche chiamato "dipinto murale"), il dipinto su tavola, il dipinto su tela.

**Immagine litografica**

Un'immagine litografica è un'immagine disegnata e riprodotta mediante la litografia.

### Immagine di sintesi

Un'immagine di sintesi (anche chiamata "immagine sintetica") è un'immagine grafica ottenuta dalla sintesi di elementi preordinati che la compongono o la descrivono. Il processo di generazione di immagini di sintesi è chiamato "sintesi di immagini". Un esempio di immagine di sintesi è l'immagine grafica generata dal computer. Tale generazione avviene mediante la computer grafica. Tipi di immagini generate al computer sono l'immagine vettoriale e l'immagine bitmap. Tipi di immagini di sintesi sono l'immagine fotografica, l'immagine cinematografica, l'immagine televisiva, l'immagine elettromeccanica, l'immagine elettronica.

**Immagine fotografica**

Un'immagine fotografica (anche chiamata "fotografia") è un'immagine di sintesi prodotta mediante la ripresa ottica della realtà fisica. Tale ripresa è realizzata mediante la macchina da presa fotografica. Rispetto all'immagine disegnata, l'immagine fotografica è in grado di rappresentare la realtà fisica in modo più realistico. In relazione all'immagine disegnata, si parla infatti di "fotorealismo" quando si ottiene un livello di realismo vicino a quello dell'immagine fotografica.

**Immagine cinematografica**

Un'immagine cinematografica è un'immagine grafica in movimento. L'immagine cinematografica viene prodotta mostrando, in successione, una serie di immagini grafiche fisse. L'immagine cinematografica è un'immagine di sintesi perché è ottenuta dalla sintesi di elementi preordinati che la compongono: la serie di immagini grafiche fisse mostrate in successione.

**Immagine televisiva**

Un'immagine televisiva è un'immagine di sintesi che riproduce, a distanza e con un breve ritardo, un'immagine ottica (in caso di diretta televisiva) o un'immagine grafica (in caso di differita televisiva). Tale riproduzione avviene mediante un sistema televisivo. L'immagine televisiva è un'immagine di sintesi perché, mediante il sistema televisivo, dall'immagine originale si ricavano una serie di elementi preordinati che la descrivono. In seguito tali elementi vengono prima trasmessi a distanza e poi utilizzati per creare l'immagine televisiva.

**Immagine elettromeccanica**

Un'immagine elettromeccanica è un'immagine di sintesi interamente generata da un'apparecchiatura elettromeccanica. Un esempio di immagine elettromeccanica è l'immagine televisiva della televisione elettromeccanica.

**Immagine elettronica**

Un'immagine elettronica è un'immagine di sintesi interamente generata da un'apparecchiatura elettronica. Un esempio di immagine elettronica è l'immagine televisiva della televisione elettronica. Un altro esempio di immagine elettronica è l'immagine di sintesi generata dal computer. Tale generazione avviene infatti mediante il computer elettronico.

### Immagine fissa

Un'immagine fissa (anche chiamata "immagine statica") è un'immagine che non varia nel tempo. Un'immagine fissa può essere un'immagine ottica o un'immagine grafica, un'immagine in bianco e nero o un'immagine a colori, un'immagine bidimensionale o un'immagine tridimensionale. Può anche essere contemporaneamente sia un'immagine ottica che un'immagine grafica. Un esempio di tale immagine è l'immagine fissa che il proiettore di diapositive proietta sullo schermo da proiezioni.

### Immagine in movimento

Un'immagine in movimento (anche chiamata "immagine dinamica") è un'immagine che varia nel tempo. Anche un'immagine in movimento può essere un'immagine ottica o un'immagine grafica, un'immagine in bianco e nero o un'immagine a colori, un'immagine bidimensionale o un'immagine tridimensionale. Anche un'immagine in movimento può essere contemporaneamente sia un'immagine ottica che un'immagine grafica. Un esempio di tale immagine è l'immagine in movimento che il proiettore cinematografico proietta sullo schermo da proiezioni.

### Immagine in bianco e nero

Un'immagine in bianco e nero è un'immagine che presenta solo il colore bianco e/o il colore nero e/o il colore grigio. In realtà l'espressione "immagine in bianco e nero" indica un'immagine che presenta solo i colori bianco e nero. Quindi l'uso consolidato dell'espressione "immagine in bianco e nero" è improprio.

### Immagine a colori

Un'immagine a colori è un'immagine che presenta almeno un colore diverso dal bianco, dal nero, dal grigio. In altri termini l'espressione "immagine a colori" viene usata in contrapposizione all'espressione "immagine in bianco e nero". In realtà tutte le immagini sono a colori (anche il bianco, il nero e il grigio sono dei colori). Quindi anche l'uso consolidato dell'espressione "immagine a colori" è improprio.

### Immagine bidimensionale

Un'immagine bidimensionale è un'immagine rappresentante solo due dimensioni: la larghezza e lunghezza.

### Immagine tridimensionale

Un'immagine tridimensionale è un'immagine rappresentante tre dimensioni: la larghezza, l'altezza e la profondità.

## Immagini come linguaggio

Da sempre le immagini hanno costituito una sorta di linguaggio dotato di segni che assumono significati particolari. Il linguaggio delle immagini è intrinsecamente indeterminato, 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. 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.

## Computabilità delle immagini

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.

### Analisi delle immagini

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. Questa può essere definita come una funzione bidimensionale f(x,y) con x ed y coordinate spaziali ed f(x,y) ampiezza della funzione (intensità, livello di grigio dell'immagine nel punto). Quando x, y ed f sono quantità discrete finite, l'immagine è chiamata digitale e può essere elaborata.

## 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 pattern 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.

## Digitalizzazione delle immagini

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: $\mathbb {R}$), nell'elaborazione digitale si ha una rappresentazione digitale (anello dei numeri interi $\mathbb {Z}$). 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).

Reverse Image Search è un tipo ricerca per immagini, che consente di confrontare un'istantanea caricata dall'utente o di un indirizzo Internet, con le immagini indicizzate da un motore di ricerca. Questa funzionalità è alternativa alla ricerca per parole chiave, ed è stata introdotta ad esempio da Google Image Search o da motori specifici come TinEye.com.

## 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:

* riduzione del rumore;
* modifica della dinamica dei livelli di intensità per miglioramento del contrasto;
* eliminazione di deformazioni geometriche.
