Ajustar níveis de cor no tratamento de texto digitalizado

Um texto impresso em papel e digitalizado para um arquivo de imagem pode conter diversas interferências, que comprometam a qualidade da cópia digital. Desconsiderando o desempenho do dispositivo de digitalização (scanner), o próprio impresso pode dificultar uma boa digitalização. A cor do papel, o tipo do papel, a qualidade da impressão e até a gramatura que, quando pequena deixa o papel um pouco transparente e assim a impressão do verso torna-se levemente visível na frente. Tudo isso influencia no resultado final.

Quase sempre é preciso fazer alguma correção na imagem do texto digitalizado. Felizmente temos os softwares de tratamento de imagens, que não são somente para fotografias pois são capazes também de tratar desenhos e textos digitalizados.

Este artigo mostra uma ferramenta de cor, a ferramenta de níveis de cor, que realiza um tratamento muito bom para este tipo de imagem digitalizada. O software utilizado na demonstração desta ferramenta é o GIMP (www.gimp.org), um software gratuito com muitos recursos e disponível para Linux e Windows.

O texto é basicamente uma imagem de duas cores, a cor do fundo, que é a cor do papel, e a cor do texto, que é a cor da tinta da impressão. Apenas ajustando os níveis podemos modificar os pixels para que eles se concentrem no preto e no branco. Poderíamos converter a imagem para a paleta preto e branco de 1 bit mas nisso perderia-se a suavidade dos caracteres, ou usar a ferramenta de contraste mas esta não permite um controle preciso no nível da cor preta e da cor branca.

A ferramenta de níveis de cor proporciona uma funcionalidade semelhante a ferramenta de histograma, entretanto, pode alterar o alcance da intensidade, tornar a imagem mais clara ou mais escura, alterar o contraste e corrigir a cor predominante. No GIMP, a ferramenta de ajuste de níveis de cor está acessível pelo menu "Cores/Níveis..." (Colors/Levels).

Vamos iniciar o nosso exemplo com esta imagem de um texto digitalizado. Veja que a cor dos caracteres está fraca, o papel está acinzentado e é possível perceber a impressão do verso:

Imagem digitalizada original

Abrindo a janela da ferramenta de ajuste de níveis de cor vemos o histograma linear na imagem, nos níveis de entrada. O histograma mostra a quantidade de pixels em cada nível de cor. O eixo horizontal vai do nível 0 (preto) ao nível 255 (branco) e a quantidade de pixels por nível está no eixo vertical. A área da curva representa todos os pixels da imagem.

No histograma desta imagem original vemos dois picos, o da esquerda é referente aos pixels próximos do preto e o da direita é referente aos pixels próximos do branco. Perceba que a quantidade de pixels próximos do branco é bem maior pois a área livre (sem impressão) do papel é predominante. Os pixels próximos do preto são os caracteres. Abaixo este histograma original:

Histograma da imagem original

Não mostrarei todas as funcionalidades desta ferramenta de níveis, apenas os ajustes dos níveis de entrada, que são suficientes para o propósito deste artigo. No combo do canal deixe em "Valor", significa todos os canais.

Os níveis de entrada são ajustados pelos três triângulos deslizantes, ou pelos conta-gotas (desnecessário neste artigo), ou pelas três caixas de valor numérico. São três pontos porque o da esquerda seleciona o ponto negro, o da direita seleciona o ponto branco e o do centro ajusta o gama, o ponto médio.

Reposicionando o ponto negro faz com que todos os pixels, que possuírem este valor ou menos, tornem-se pretos. Assim, vamos posicioná-lo para alcançar todos os pixels referentes aos caracteres. Abaixo o histograma ajustado no ponto negro e a imagem digitalizada após este ajuste:

Histograma com ajuste do ponto negro

Imagem resultante

Podemos ver que os caracteres estão quase que totalmente pretos.

Reposicionando o ponto branco faz com que todos os pixels, que possuírem este valor ou mais, tornem-se brancos. Assim, vamos posicioná-los para alcançar todos os pixels referentes ao papel. Abaixo o histograma ajustado no ponto branco e a imagem digitalizada após este ajuste:

Histograma com ajuste do ponto branco

Imagem resultante

Podemos ver que o papel está completamente branco.

O que foi feito até agora foi o ajuste isolado de cada ponto, para mostrar o seu respectivo efeito. O tratamento final da imagem digitalizada está no reposicionando dos dois pontos, o negro e o branco, fazendo o ajuste em conjunto. Abaixo o histograma ajustado no ponto negro e no ponto branco e a imagem após este ajuste. Temos agora a imagem final:

Histograma com ajustes de ambos os pontos

Imagem resultante final

O texto está bem mais nítido, com o contraste adequado e o papel (fundo) sem qualquer sujeira. Volte lá na imagem original e compare com esta. Agora perfeito, não? A ferramenta de ajustes dos níveis de cor é mais eficiente em eliminar as sujeiras no papel. As vezes, existem pontos que são escuros o suficiente para confundir com os caracteres e esta ferramenta possibilita distanciá-los do preto e aproximá-los do branco.

O reposicionamento do ponto médio pode ser feito se desejar alterar o gama. Indo para a esquerda, para o preto, a imagem fica mais clara, indo para a direita, para o branco, a imagem fica mais escura. Nestes exemplos estou mantendo no 1 para evidenciar o efeito dos outros níveis.

Apenas com este ajuste dos níveis de cor podemos obter uma imagem, de um texto digitalizado, muito mais agradável para leitura. Inclusive, facilita o reconhecimento ótico dos caracteres (OCR), caso o propósito da imagem seja para este procedimento, o software não sofrerá com as interferências. Boas digitalizações!

Realismo nas fotografias com HDR

A visão humana possui uma grande capacidade de adaptação e também é mais sensível a intensidade de luz do que as cores. Esta característica nos possibilita enxergar por completo um cenário que contenha áreas com pouca iluminação e muita iluminação.

As máquinas fotográficas digitais não possuem esta capacidade pois o sensor fotográfico trabalha em uma frequência chamada LDR (Low Dynamic Range) que faz com que áreas com muito contraste da imagem percam informações sobre as tonalidades de cores.

Na fotografia, o alcance dinâmico é medido na diferença dos valores de exposição (EV) entre as partes mais brilhantes e mais escuras de uma imagem. Um incremento de uma unidade de EV equivale ao dobro de exposição ou quantidade de luz. É estimado que os olhos humanos possam enxergar em um alcance dinâmico com aproximadamente 24 EV diferentes, enquanto que uma câmera digital pode capturar no máximo um alcance dinâmico com entre 6 a 9 EV diferentes.

Para resolver este problema, foi desenvolvido o HDR. O HDR (High Dynamic Range ou Grande Alcance Dinâmico) é um método que pode ser utilizado em todo tipo de imagem digital, como gráficos em jogos de computador, vídeo e fotografia digital, para alargar o alcance dinâmico, que é o espaço entre o valor mais escuro e o mais claro de uma imagem. O HDR é usado para corrigir imagens que possam vir a perder detalhes de cor por conta de problemas com a exposição.

Diferença entre uma imagem HDR (cima) e normal (baixo)

O HDR é a mesclagem de três ou mais fotos do mesmo assunto com diferentes valores de exposições. Ou seja, usa-se fotos super-expostas, fotos sub-expostas e uma foto feita com a fotometria normal. Quanto mais fotos, mais detalhes serão registrados. Por exemplo, fixe a câmera em um tripé e configure a máquina para fotografar com exposição normal (0 EV), uma sub-exposta (-2 EV) e outra super-exposta (+2 EV).

Imagem HDR formada por quatro imagens com exposições diferentes

Com o auxílio de um programa de computador específico as imagens são mescladas automaticamente com o usuário definindo os ajustes do mapeamento de tons. Os programas capazes de trabalhar com HDR são: Dynamic Photo HDR, Photomatix, Photoshop, Hugin e CinePaint. Dentre outros.

Embora nem todas as câmeras compactas possuam um modo manual, quase todas elas possuem o recurso de Compensação de Exposição. Ele é representado nas câmeras digitais com o símbolo positivo e negativo divididos por uma barra, ou também representado pela sigla EV. Esse recurso existe para que o fotógrafo minimize situações onde o fotômetro interno da câmera possa a vir a se enganar. Se o objeto fotografado ficar muito escuro na imagem, é só colocar a compensação de exposição em +1 e a câmera vai deixar entrar um pouco mais de luz para realizar a foto. O contrário também é possível sendo que nas fotos muito claras é necessário regular a compensação para -1.

As fotos no formato JPEG possuem uma profundidade de cor de 8-bit por canal. Isso quer dizer que são processadas cores de 0 a 255, do preto ao branco, em cada canal. Arquivos de fotos com profundidade de cor de 16-bit possuem mais detalhes e fidelidade de cores, inclusive do preto e do branco, pois contém mais informações de cor em cada canal. Por causa desta limitação, fotos HDR ficam melhores se produzidas a partir de imagens em formato RAW.

Para visualizar imagens HDR em telas e monitores normais, impressão a tinta ou outros métodos de visualização que têm um alcance dinâmico limitado, utiliza-se a técnica de "tone mapping", ou mapeamento de tons, em que o grande alcance dinâmico é comprimido numa curta faixa de luminosidade, ou num curto alcance dinâmico. Imagens criadas utilizando-se essa técnica comumente tornam-se imagens surreais se um grande alcance dinâmico estiver comprimido num curto alcance dinâmico.