Handbuch der Operatoren

für die

Bildbearbeitung

Reinhard Klette

Technische Universität Berlin

Piero Zamperoni

Technische Universität Braunschweig

Verlag, Braunschweig, 1992

ISBN 3-528-06431-5 DM78.- 303 pages

Inhaltsverzeichnis

                                                                      
1	Bilder, Fenster und Operatoren					1
	1.1	Bilder								1
		1.1.1	Diskrete Bildkoordinaten				2
		1.1.2	Diskrete Bildwerte					5
		1.1.3	Mehrkanalige Bilder					6
	1.2	Bildausschnitte						12
		1.2.1	Fenster						12
		1.2.2	Bildfenster						16
	1.3	Fensterfunktionen						18
		1.3.1	Klassen von Fensterfunktionen			19
		1.3.2	Beispiele von Fensterfunktionen			22
	1.4	Operatoren							29

2	Grundbegriffe der digitalen Bildverarbeitung			35
	2.1	Aufgabenstellungen						36
	2.2	Glossar von Grundbegriffen					38
	2.3	Beispiele für Bildbearbeitungsaufgaben			62

3	Algorithmische Grundlagen						68
	3.1	Algorithmische Effizienz					69
	3.2	Bilddaten							76
	3.3	Kontrollstrukturen						77
		3.3.1	Anzahl der Bildspeicherbereiche			79
		3.3.2	Teilprozesse						80
		3.3.3	Standard-Kontrollstrukturen			89
	3.4	Hilfsfunktionen						93
		3.4.1	Prozedur RAN					93
		3.4.2	Prozedur RND_NORM				95
		3.4.3	Prozedur FREQUENCE				96
		3.4.4	Prozedur MAXMIN					97
		3.4.5	Prozedur SELECT					98
		3.4.6	Prozedur BUBBLESORT				100
		3.4.7	Prozedur SHELLSORT				101
		3.4.8	Prozedur MERGESORT				102
		3.4.9	Prozedur BUCKETSORT				103
		3.4.10	Prozedur FFT					104

4	Koordinatentransformationen und geometrische Operatoren	108
	4.1	Eineindeutige Koordinatentransformationen		108
		4.1.1	Bildspiegelung					110
		4.1.2	Bildverschiebung					111
		4.1.3	Bilddrehung um 90					113
	4.2	Verkleinerung und Vergrösserung				114
		4.2.1	Bildverkleinerung auf einen Quadranten		115
		4.2.2	Bildvergrösserung um den Faktor 2			117
		4.2.3	Pyramide 						118
	4.3	Affine Transformationen					122

5	Grauwerttransformationen und Punktoperatoren			125
	5.1	Grauwerttransformationen					125
		5.1.1	Amplitudenskalierung in einem Bildbereich	125
		5.1.2	Streckung der Grauwertskala			127
		5.1.3	Transformation der Grauwertkennlinie		128
		5.1.4	Egalisierung des Grauwerthistogramms		130
	5.2	Erzeugung von gestörten Bildern				132
		5.2.1	Störung durch Punktrauschen			133
		5.2.2	Erzeugung von verrauschten Bildern		134
	5.3	Binarisierung von Grauwertbildern				136
		5.3.1	Binarisierung mit Hysterese				136
		5.3.2	Rekursives Binarisierungsverfahren 		139
	5.4	Punktweise Verknüpfungen von zwei Bildern		141
		5.4.1	Synthetische Hintergrundkompensation		141
		5.4.2	Stückweise lineare Hintergrundkompensation	142
		5.4.3	Operationen mit zwei Bildern			146
		5.4.4.	Mehrkanalbilder					148
	5.5	Mehrschwellenverfahren zur Segmentierung		151
		5.5.1	Erzeugung eines Äquidensitenbildes		151
		5.5.2	Mehrschwellenverfahren mittels 
						Histogramm-Extrema	153
		5.5.3	Schwellenbestimmung nach einem stückweise 
				linearen Modell der Grauwertfunktion	157

6	Fensterfunktionen und lokale Operatoren				164
	6.1	Glättung und Rauschunterdrückung			164
		6.1.1	Lineare Faltung mit beliebigem Faltungskern	165
		6.1.2	Glättung mit einem separierten Spalttiefpass	168
		6.1.3	Glättungsfilter mit Binomialkoeffizienten		172
		6.1.4	Glättung in einer ausgesuchten Nachbarschaft	175
		6.1.5	Tilgung kleiner Objekte in Zweipegelbildern	176
	6.2	Kantenextraktion						178
		6.2.1	Einseitiger Kantenoperator				179
		6.2.2	Klassische Kantenoperatoren			180
		6.2.3	Morphologischer Kantenoperator			184
		6.2.4	Laplacian-of-Gaussian-Filter			186
	6.3	Erhöhung der Bildschärfe und Texturhervorhebung	193
		6.3.1	Extremwertoperator					193
		6.3.2	"Unsharp masking" und Binarisierung mit 
				gleitender Schwelle				196
		6.3.3	"Inverse contrast ratio mapping"			199
	6.4	Regionenbildung und Bildnäherung			201
		6.4.1	Agglomerationsoperator				201
		6.4.2	Konkavitätsauffüllung bei Grauwertbildern	205
		6.4.3	Hervorhebung des Mode				208
	6.5	Rangordnungsoperatoren					212
		6.5.1	Medianfilterung und nichtlineare Erhöhung 
				der Bildschärfe				212
		6.5.2	Minimum und Maximum (Erosion und Dilatation) 215
		6.5.3	Rangordnungsoperator mit konstantem Rang	219
		6.5.4	Max/min-Medianfilter zur Bildverbesserung	221
		6.5.5	Varianten des Medianoperators			223
		6.5.6	Allgemeiner Rangordnungsoperator in einem 
				3 x 3-Fenster					226
		6.5.7	Rangordnungsoperator mit adaptiver 
				Richtungsabhängigkeit			228
		6.5.8	Rangordnungstransformation 
						(lokale Kontraststreckung)	234
	6.6	Operatoren zur Filterung linienhafter Muster		236
		6.6.1	Linienextraktion					237
		6.6.2	Unterdrückung linienhafter Störmuster		239

7	Globale Operatoren							242
	7.1	Topologische Operatoren					242
		7.1.1	Komponentenmarkierung				243
		7.1.2	Skelettierung						247
	7.2	Geometrische Konstruktionen				254
		7.2.1	Konturverfolgung					254
		7.2.2	Voronoi-Diagramm					263
		7.2.3	Delaunay-Triangulation und Voronoi-Diagramm	275
	7.3	Signaltheoretische Operatoren				280
		7.3.1	Fourier-Transformation				281
		7.3.2	Inverse Fourier-Transformation für Filterungen	284
		7.3.3	Spektrum						287

Literatur									290
Sachwortverzeichnis								297


CITR: last update: 22 April 1998