Digitale Bildverarbeitung

"künstlich" erzeugte
Grafiken,
die wie Bilder
dargestellt werden

Analyse der Bilder,
Verbesserung der Bilder

Darstellung der Grafiken

aus dem Bild wird ein mathematisches Modell hergeleitet
("Szenenanalyse")

aus einem mathemat.
Modell werden
mit einem Algorithmus
Grafiken synthetisiert

Aufbesserung und Umcodierung(zur Darstellung, Transport, Speicherung)
z. B. Aufbesserung verrauschter Bilder, Kontrastverbesserung, etc.

Korrektur von Über-und Unterbelichtung, Unschärfe, Kontrastschwäche, Bildrauschen, Rote-Augen-Effekt, …

Analyse der Bilder zur Automatisierung von Entscheidungen
z. B. Erkennung: richtiges Teil vorhanden ja/nein, Vermessung: am richtigen Ort/Maßhaltigkeit

Extraktion von Information aus den Ursprungsdaten wie Bewegungsbestimmung, Bildsegmentierung, Bilderkennung und Mustererkennung.

Sichtbarmachung

Abbildung

Digitalisierung

Radar, Mikrowellenarray (mm-cm-Bereich)

Wärmebildkamera (fernes/thermisches Infrarot: 4um-7um)

Kamera für sichtbares Licht (TV)

UV-Kamera

Röntgengeräte, MRT (UKW)

Teilchendetektoren in der Physik (Gamma-Strahlung)

•Das menschliche Auge sieht nur in bestimmten Wellenlängenbereich (400nm-700nm)
•Zerstörung der Sehzellen durch Gamma und UV-Strahlung
•Für größere Wellenlängen reicht die Größe des Auges nicht aus…

Ggf. aktive Beleuchtung

Kamera/Sensor

Rechner/Prozessor für Bildverarbeitung

•Reflexion tritt bei glatten Flächen auf
•Streuung (Diffusion) bei rauen Flächen mit einer gewissen Eindringtiefe im Volumen.

•Spiegelung (Einfallswinkel=Ausfallswinkel)
•De Lambert‘scherReflektor (Reflexion eines Starhlsin allen Richtungen

Reflexionsgrad=Reflektierende Lichtstromdichte / einfallende Lichtstromdichte

Der Reflexionsgrad ist ein Materialparameter und beschriebt die Oberflächenbeschaffenheit eines Objektes hinsichtlich der Lichtreflexion.

•Bei diffuser Reflektion sieht man die Oberflächenfarbe bei der Reflexion, wenn mit weißem Licht bestrahlt wird. D.h. man sieht die Oberflächeneigenschaften
•Bei Spiegelung sieht man die Farbe der Lichtquelle

•Gerichtete diffuse Reflexion
•Spiegelung (Glanzlichter)
•Mehrfachreflektionen
•Eigenstrahlung (z.B. thermische Strahlung)

•Das von einem Objekt reflektierte Lichtenergie wird auf einer Sensorfläche abgebildet.
•Das Linsensystem fokussiert Lichtstrahlen auf die Bildebene (Sensorebene)
•Der Sensor wandelt Lichtenergie in einem elektrischen Signal um.

•CCD-Sensoren (Charge CoupledDevice)
•CMOS-Sensoren (ComplementaryMetalOxid Semicond.)
•X3-Sensoren

•Füllfaktor: Prozentualer Anteil lichtempfindlicher Fläche
•Dynamik: Verhältnis zwischen höchster und niedrigster Lichtintensität, die erfasst werden kann
•Kennlinie: Zusammenhang zwischen einfallender Lichtintensität und Ausgangssignal
     •Linear (niedrige Dynamik)
     •Logarithmisch (hohe Dynamik)
     •LinLog–Kombination zwischen linear und logarithmisch

Kosten:

CCD: teuer in der Produktion, da spezielle Herstellungsmetoden erforderlich sind

CMOS: günstig in der Herstellung ...

Energieverbrauch:

CCD: braucht 100 mal mehr Leistung als CMOS

CMOS: niedriger Energieverbrauch

Bildrauschen: 

CCD: hohe qualität, niedrig verrauscht

CMOS: änfällig für verrauschen

Laufzeit: 

CCD: für lange Laufzeiten bestimmt, hohe Bildqualität, mehr Pixel

CMOS: geringere Laufzeit, 

erweiterte Funktionen:

CCD: es ist technisch durchführbar andere Chips zu benutzen

DMOS: andere Schatlkreise einfach auf den CHIP zu bringen

Füllfaktor:    CCD: hoch        CMOS: niedrig

Dynamik:     CCD: 45dB        CMOS: bis 80 dB (HDRC)