Angewandte Bildverarbeitung und Bildanalyse - Methoden, Konzepte und Algorithmen in der Optotechnik, optischen Messtechnik und industriellen Qualitätskontrolle
von: Joachim Ohser
Carl Hanser Fachbuchverlag, 2018
ISBN: 9783446453081
Sprache: Deutsch
301 Seiten, Download: 23292 KB
Format: PDF, auch als Online-Lesen
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Angewandte Bildverarbeitung und Bildanalyse - Methoden, Konzepte und Algorithmen in der Optotechnik, optischen Messtechnik und industriellen Qualitätskontrolle
| 1 Gitter, Bilder und Nachbarschaften | 14 | ||
| 1.1 Vorbemerkungen zur Bilddatenstruktur | 14 | ||
| 1.2 Euler-Zahl | 16 | ||
| 1.2.1 Additive Erweiterung | 17 | ||
| 1.2.2 Euler-Poincaré-Formel | 20 | ||
| 1.2.3 Netzwerkformel | 20 | ||
| 1.3 Homogene Gitter, Sampling und Digitalisierung | 21 | ||
| 1.4 Lokale Pixelkonfigurationen | 25 | ||
| 1.5 Nachbarschaften von Pixeln und ihre Komplementarität | 29 | ||
| 1.6 Digitale Bilder | 33 | ||
| 1.6.1 Grautonbilder | 33 | ||
| 1.6.2 Interpolation von Pixelwerten | 34 | ||
| 1.6.2.1 Bilddrehung | 37 | ||
| 1.6.2.2 Verzeichnungskorrektur | 37 | ||
| 1.6.3 Lokale Pixeloperationen | 42 | ||
| 1.6.3.1 Binarisierung von Grautonbildern | 44 | ||
| 1.6.3.2 Manipulation des Grauwerthistogramms | 46 | ||
| 1.6.4 Elementare Statistik für Pixelwerte | 49 | ||
| 1.6.5 Mehrkanalige Bilder | 51 | ||
| 1.6.6 RGB- und HSV-Farbräume | 51 | ||
| 1.6.7 Bildrandfehler und allgemeine Prinzipien ihrer Behandlung | 55 | ||
| 2 Filterung von Bildern | 58 | ||
| 2.1 Morphologische Transformationen | 58 | ||
| 2.1.1 Minkowski-Addition und Dilatation | 58 | ||
| 2.1.2 Minkowski-Subtraktion und Erosion | 61 | ||
| 2.1.3 Morphologische Öffnung und Abschließung | 63 | ||
| 2.1.4 Top-Hat-Transformationen | 66 | ||
| 2.1.5 Algorithmische Implementierung | 67 | ||
| 2.1.6 Bildrandfehler morphologischer Transformationen | 71 | ||
| 2.2 Lineare Filter | 74 | ||
| 2.2.1 Lineare Glättungsfilter | 76 | ||
| 2.2.1.1 Mittelwertfilter | 76 | ||
| 2.2.1.2 Gauß- und Binomialfilter | 80 | ||
| 2.2.2 Ableitungsfilter 1. Ordnung | 85 | ||
| 2.2.3 Ableitungsfilter 2. Ordnung | 93 | ||
| 2.3 Morphologische Filter | 96 | ||
| 2.3.1 Von Transformation zu Filterung | 96 | ||
| 2.3.2 Algorithmische Implementierung | 101 | ||
| 2.4 Rangordnungsfilter | 102 | ||
| 2.4.1 Diskrete Versionen von Rangordnungsfiltern | 104 | ||
| 2.4.2 Hinweise zur algorithmischen Implementierung | 105 | ||
| 3 Spezielle Bildtransformationen | 108 | ||
| 3.1 Labeling von Zusammenhangskomponenten | 108 | ||
| 3.1.1 Verbundenheit und Zusammenhangskomponenten | 109 | ||
| 3.1.2 Elementarer Labeling-Algorithmus | 111 | ||
| 3.1.3 Labeling mit Lauflängenkodierung | 119 | ||
| 3.2 Distanztransformation | 123 | ||
| 3.2.1 Definition und Bezeichnungen | 123 | ||
| 3.2.2 Weitere Distanztransformationen | 124 | ||
| 3.2.3 Algorithmische Implementierung | 126 | ||
| 3.2.3.1 Der 1-dimensionale Fall | 127 | ||
| 3.2.3.2 Der 2-dimensionale Fall | 129 | ||
| 3.3 Wasserscheidentransformation | 133 | ||
| 3.3.1 Geodätischer Abstand | 135 | ||
| 3.3.2 Zerlegung in Einflusszonen | 137 | ||
| 3.3.3 Flutungsalgorithmus | 140 | ||
| 3.4 Radon- und Hough-Transformation | 142 | ||
| 3.4.1 Radon-Transformation | 142 | ||
| 3.4.2 Hough-Transformation | 152 | ||
| 3.4.3 Template-Matching | 158 | ||
| 4 Fourier-Transformation | 161 | ||
| 4.1 Kontinuierliche Fourier-Transformation | 163 | ||
| 4.2 Fourier-Bessel-Transformation | 172 | ||
| 4.3 Anwendungen | 174 | ||
| 4.3.1 Ortssensitive Diffusionsfilter | 175 | ||
| 4.3.2 Abtasttheorem und Moiré-Effekt | 180 | ||
| 4.4 Diskrete Fourier-Transformation | 184 | ||
| 4.4.1 Die 1-dimensionale diskrete Fourier-Transformation | 185 | ||
| 4.4.2 Schnelle Fourier-Transformation | 193 | ||
| 4.4.3 Die 2-dimensionale diskrete Fourier-Transformation | 198 | ||
| 5 Faltung und Korrelation im Ortsfrequenzraum | 205 | ||
| 5.1 Faltung im Ortsfrequenzraum | 205 | ||
| 5.2 Transferfunktionen linearer Filter | 215 | ||
| 5.2.1 Transferfunktionen von Binomialfiltern | 216 | ||
| 5.2.2 Transferfunktionen von Mittelwertfiltern | 220 | ||
| 5.2.3 Transferfunktion von Gauß-Filtern | 221 | ||
| 5.2.4 Transferfunktion des Gradientenfilters | 226 | ||
| 5.2.5 Transferfunktion des Laplace-Filters | 226 | ||
| 5.3 Filterdesign | 227 | ||
| 5.3.1 Design von Gradientenfiltern zur Messung von Richtungen | 227 | ||
| 5.3.2 Verbesserung der Isotropieeigenschaften von Laplace-Filtern | 229 | ||
| 5.4 Tief-, Hoch- und Bandpassfilter | 230 | ||
| 5.4.1 Tiefpassfilter | 230 | ||
| 5.4.2 Hochpassfilter | 231 | ||
| 5.4.3 Bandpassfilter | 232 | ||
| 5.5 Inverse Filterung | 233 | ||
| 5.6 Auto- und Kreuzkorrelationsfunktionen zufälliger Strukturen | 237 | ||
| 5.6.1 Korrelation und Spektraldichte | 237 | ||
| 5.6.2 Wolkigkeit von Papier | 242 | ||
| 5.6.3 Kreuzkorrelationsfunktion und ihre Schätzung | 244 | ||
| 5.6.4 Über die Ausbreitung des Borkenkäfers | 245 | ||
| 6 Radon-Transformation und tomographische Rekonstruktion | 249 | ||
| 6.1 Radon-Transformation via Ortsfrequenzraum | 249 | ||
| 6.2 Tomographische Rekonstruktion | 252 | ||
| 6.2.1 Gefilterte Rückprojektion | 255 | ||
| 6.2.2 Algorithmische Implementierung | 256 | ||
| 7 Grundbegriffe der Bildanalyse | 261 | ||
| 7.1 Additive, translationsinvariante, isotrope und stetige Merkmale | 261 | ||
| 7.1.1 Messung der Fläche | 263 | ||
| 7.1.2 Messung des Umfangs | 265 | ||
| 7.2 Konvexe Hülle und ihre Merkmale | 272 | ||
| 7.3 Weitere Merkmale | 276 | ||
| 8 Lösung der Übungsaufgaben | 277 | ||
| Formelzeichen und Abkürzungen | 285 | ||
| Literatur | 286 | ||
| Index | 295 |
