ISBN 3-528-16431-X DM92.- 383 pages
Verlag Vieweg, Postfach 1546, D-65005 Wiesbaden, Germany
1 Bilder, Fenster und Operatoren 1
1.1 Bilder 1
1.1.1 Diskrete Bildkoordinaten und digitale Geometrie 2
1.1.2 Diskrete Bildwerte und Bildwertfunktionen 9
1.1.3 Farbbilder und weitere mehrkanalige Bilder 14
1.2 Bildausschnitte 20
1.2.1 Fenster 21
1.2.2 Bildfenster 25
1.3 Fensterfunktionen 27
1.3.1 Klassen von Fensterfunktionen 28
1.3.2 Hilfsfunktionen auf Fenstern 30
1.3.3 Einige Fensterfunktionen 34
1.4 Operatoren 38
1.4.1 Geometrische Operatoren 39
1.4.2 Punktoperatoren 41
1.4.3 Lokale Operatoren 41
1.4.4 Globale Operatoren 43
1.5 Literaturhinweise 44
2 Methodische Grundlagen 47
2.1 Bildsynthese 48
2.2 Halbton-Bilddarstellung 50
2.3 Geometrische Anpassung 53
2.4 Bildrestauration und Bildverbesserung 55
2.5 Bildsegmentierung 58
2.6 Ikonische Abbildungen von lokalen Merkmalen 60
2.7 Extraktion von Mustern 62
2.8 Ikonische Darstellung geometrischer Relationen 63
2.9 Kunst- und Spezialeffekte 64
2.10 Literaturhinweise 66
3 Algorithmische Grundlagen 69
3.1 Algorithmische Effizienz 69
3.1.1 Abschätzung der Rechenzeit 70
3.1.2 Absolute und asymptotische Bewertungen 73
3.1.3 Dekomposition homogener lokaler Operatoren 75
3.1.4 Aktualisierungsmethode für lokale Operatoren 79
3.2 Bilddaten 80
3.2.1 Dateipositionen 80
3.2.2 Überschreiben oder Sichern der Originalbilder 82
3.2.3 Einlesen, Zwischenspeichern und Zurückschreiben 83
3.3 Kontrollstrukturen 86
3.3.1 Lokale Operatoren (zentriert) 87
3.3.2 Lokale Operatoren (nicht zentriert) 91
3.3.3 Punktoperatoren 91
3.4 Prozeduren 92
3.4.1 Prozedur RND_EQU 92
3.4.2 Prozedur RND_NORM 94
3.4.3 Prozedur MAXMIN 95
3.4.4 Prozedur SELECT 96
3.4.5 Prozedur QUICKSORT 97
3.4.6 Prozedur BUBBLESORT 99
3.4.7 Prozedur BUCKETSORT 99
3.4.8 Prozedur FFT 101
3.4.9 Prozedur FWT 103
3.4.10 Prozedur BRESENHAM 105
3.5 Literaturhinweise 107
4 Koordinatentransformationen und geometrische Operatoren 109
4.1 Eineindeutige Koordinatentransformationen 110
4.1.1 Bildspiegelung 112
4.1.2 Bildverschiebung 113
4.1.3 Bilddrehung um 90o 115
4.2 Verkleinerung und Vergrösserung 116
4.2.1 Bildverkleinerung auf einen Quadrant 116
4.2.2 Bildvergrösserung um den Faktor 2 119
4.2.3 Pyramide 120
4.3 Affine Transformationen 124
4.3.1 Produkte von Transformationsmatrizen 125
4.3.2 Berechnung von Transformationsmatrizen 128
4.3.3 Affine Bildtransformation 130
5 Grauwerttransformationen und Punktoperatoren 134
5.1 Grauwerttransformationen 135
5.1.1 Grauwertskalierung in einem Bildbereich 135
5.1.2 Lineare Streckung auf die gesamte Grauwertskala 136
5.1.3 Variation der Grauwertkennlinie 138
5.1.4 Egalisierung des Grauwerthistogramms 140
5.2 Erzeugung von gestörten Bildern 142
5.2.1 Störung durch Punktrauschen 142
5.2.2 Erzeugung von verrauschten Bildern 143
5.3 Binarisierung von Grauwertbildern 145
5.3.1 Binarisierung mit Hysterese 145
5.3.2 Rekursives Binarisierungsverfahren 148
5.3.3 Binarisierungsverfahren nach der Diskriminanzanalyse 151
5.3.4 Halbton-Bilddarstellung mittels Schwellenwertmatrix 154
5.4 Punktweise Verknüpfungen von Bildern 155
5.4.1 Synthetische Hintergrundkompensation 155
5.4.2 Stückweise lineare Hintergrundkompensation 157
5.4.3 Operationen mit zwei Bildern 160
5.5 Mehrschwellenverfahren zur Segmentierung 163
5.5.1 Erzeugung eines Äquidensitenbildes 164
5.5.2 Mehrschwellenverfahren mittels Histogramm-Extrema 165
5.5.3 Mehrschwellenverfahren für unimodale Histogramme 169
5.6 Mehrkanalbilder 176
5.6.1 Arithmetische Grundoperationen 177
5.6.2 Farbmodelländerung 180
5.6.3 Pseudofarbdarstellung 181
6 Fensterfunktionen und lokale Operatoren 185
6.1 Glättung und Rauschunterdrückung 186
6.1.1 Lineare Faltung mit beliebigem Faltungskern 186
6.1.2 Glättung mit einem separierten Spalttiefpass 190
6.1.3 Glättungsfilter mit Binomialkoeffizienten 193
6.1.4 Glättung in einer ausgesuchten Nachbarschaft 197
6.1.5 Adaptive Glättung mit Hilfe der Lokalstatistik 199
6.1.6 Glättung durch eine adaptive Quantilfilterung 201
6.1.7 Tilgung kleiner Objekte in Zweipegelbildern 205
6.1.8 Halbton-Bilddarstellung mittels Fehlerverteilung 207
6.2 Kantenextraktion 208
6.2.1 Einseitiger Kantenoperator 209
6.2.2 Klassische Kantenoperatoren 210
6.2.3 Morphologischer Kantenoperator 214
6.2.4 Kantendetektion nach Gauss-Filterung (LoG und DoG) 216
6.2.5 Deriche-Kantenoperator 224
6.2.6 Kontraharmonisches Filter 229
6.3 Erhöhung der Bildschärfe und Texturhervorhebung 232
6.3.1 Extremwertoperator 232
6.3.2 Unscharfe Maskierung und gleitende Binarisierung 235
6.3.3 Lokaladaptive Bildskalierung zur Detailhervorhebung 239
6.3.4 Adaptive Kontrastverstärkung im Bereich von Kanten 241
6.4 Regionenbildung und Bildnäherung 244
6.4.1 Agglomerationsoperator 244
6.4.2 Konkavitätsauffüllung bei Grauwertbildern 247
6.4.3 Hervorhebung des Mode 251 6.5 Rangordnungsoperatoren 255
6.5.1 Medianfilterung und Erhöhung der Bildschärfe 256
6.5.2 Minimum und Maximum (Erosion und Dilatation) 259
6.5.3 Rangselektionsfilter 263
6.5.4 Max/min-Medianfilter zur Bildverbesserung 265
6.5.5 Varianten des Medianoperators 267
6.5.6 Allgemeines L-Filter in einem 3 x 3-Fenster 271
6.5.7 Rangselektionsfilter mit adaptivem Fenster 273
6.5.8 Rangordnungstransformation (Kontraststreckung) 279
6.5.9 Anisotropiegesteuerte adaptive Rangordnungsfilter 281
6.6 Operatoren zur Filterung linienhafter Muster 288
6.6.1 Linienextraktion 288
6.6.2 Unterdrückung linienhafter Störmuster 291
7 Globale Operatoren 294
7.1 Topologische Operatoren 294
7.1.1 Komponentenmarkierung 295
7.1.2 Skelettierung von Zweipegelbildern 299
7.1.3 Skelettierung von Grauwertbildern 307
7.2 Geometrische Konstruktionen 311
7.2.1 Konturverfolgung 311
7.2.2 Delaunay-Triangulation und Voronoi-Diagramm 320
7.2.3 Hough-Transformation 329
7.3 Signaltheoretische Operatoren 335
7.3.1 Fourier-Transformation 335
7.3.2 Inverse Fourier-Transformation für Filterungen 338
7.3.3 Spektrum 341
7.3.4 Walsh-Transformation 343
Glossar 346
Sachwortverzeichnis 372