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Gregor Von Gunten
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Lernende 6 Lernende
Sprache Deutsch
Stufe Grundschule
Erstellt / Aktualisiert 27.12.2017 / 31.03.2020
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Was ist ein Kanalbild? Und sind RGB-Bilder und Volumendaten auch Kanalbilder?

- ein k-Kanalbild ist ein Array mit k 2D-Bildern (mit gleichem Format)
>> ein RGB-Bild ist ein 3-Kanal-Bild
>> ein Volumendatensatz mit n-Slices ist ein n-Kanal-Bild.

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Welche physikalische Information steckt im Pixelwert eines a) fotografischen Bildes
und b) eines Röntgen-Bildes?

Photographie: bei konstanter Lichtquelle ist der Pixelwert ein Mass für das
lokale Reflexionsvermögen des abgebildeten Objektes (Oberflächenfarbe).
Primär wird vom Sensor die Lichtintensität der einfallenden Strahlung erfasst,
und diese setzt sich beim Betrachten von Objekten durch das
Reflexionsvermögen der Objekte und dem Spektrum der Licht-Quelle (Sonne)
zusammen.
Röntgen: bei konstanter Intensität der Röntgenquelle ist der Pixelwert ein Mass
für die Abschwächung der Röntgenstrahls in der Materie (wobei die Abschwächung
nicht linear zur Schichtdicke ist).
Primär wird die Intensität des einfallenden Röntgenstrahls erfasst, und dieser
wird durch die Röntgenquelle und die Abschwächung in der Materie bestimmt.
Hohe Pixelwerte korrelieren mit geringer Strahlung, dies ist historisch bedingt.

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Warum werden Röntgenbilder logarithmiert?

Durch Logarithmieren erhält man eine lineare Beziehung zwischen der
kumulierten Abschwächung (Materialgrösse) und der logarithmierten
Strahlungsintensität (Messgrösse).
Bei homogenem Material ergibt sich zudem ein linearer Zusammenhang
zwischen Schichtdicke und der logarithmierten Strahlungsintensität.

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Erklären sie den Unterschied zwischen Bild und Bilddaten.

Bilddaten steht für physikalische Messdaten (Messsystem >> Pixelwerte)
Bild steht für Grafik bzw. Visualisierung (Display >> Grau-, Farbwerte)
Pixelwerte können in einem beliebigen Wertebereich liegen, dagegen liegen die
Grauwerte im Bereich der Grafikkarte, meist {0, … , 255}. Oft deckt die Bit-
Tiefe der Grafikkarte die Bit-Tiefe der Messdaten nicht ab => Windowing.
Wird ein Bilddatensatz über das Bild (Visualisierung) analysiert, dann ist
Vorsicht geboten, denn Helligkeit, Farbe, Helligkeitskontraste etc. sind
Wahrnehmungsgrössen (keine physikalische Grössen). D.h. es kommen
physiologische und psychologische Aspekte hinzu => Täuschungen.

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Wie prüfen Sie bei einem Bild, ob die Farbtiefe effektiv ausgeschöpft wird?

Berechnung der Entropie: Liegt diese deutlich unter der Bit-Tiefe des
Bilddatensatzes, lassen sich die Pixelwerte mit weniger Bits beschreiben
(Verlustfrei Komprimierung)

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4er Nachbarschaft: >> 2 Objekte, ohne Löcher
8er Nachbarschaft >> 1 Objekt, mit 2 Löckern

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