Digitale Bildverarbeitung
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Fichier Détails
| Cartes-fiches | 23 |
|---|---|
| Langue | Deutsch |
| Catégorie | Informatique |
| Niveau | Université |
| Crée / Actualisé | 08.10.2014 / 09.03.2023 |
| Lien de web |
https://card2brain.ch/box/digitale_bildverarbeitung
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| Intégrer |
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Bildverarbeitung vs. Computergrafik
Bildverarbeitung: Material
"natürliche" Bilder bzw.
Szenen, die mit Sensoren
und Wandlern
aufgenommen wurden
Bildverarbeitung vs. Computergrafik
Computergrafik: Material
"künstlich" erzeugte
Grafiken,
die wie Bilder
dargestellt werden
Bildverarbeitung vs. Computergrafik
Bildverarbeitung: Aufgabe
Analyse der Bilder,
Verbesserung der Bilder
Bildverabeitung vs. Computergrafik
Computergrafik: Aufgabe
Darstellung der Grafiken
Bildverarbeitung vs. Computergrafik
Bildverarbeitung: prinzipielle Betrachtung
aus dem Bild wird ein mathematisches Modell hergeleitet
("Szenenanalyse")
Bildverarbeitung vs. Computergrafik
Computergrafik: prinzipielle Betrachtung
aus einem mathemat.
Modell werden
mit einem Algorithmus
Grafiken synthetisiert
Bildbearbeitung/-vorverarbeitung
Definition
Aufbesserung und Umcodierung(zur Darstellung, Transport, Speicherung)
z. B. Aufbesserung verrauschter Bilder, Kontrastverbesserung, etc.
Bildbearbeitung/-vorverarbeitung
Ziel
Korrektur von Über-und Unterbelichtung, Unschärfe, Kontrastschwäche, Bildrauschen, Rote-Augen-Effekt, …
Bildverarbeitung/-analyse
Definition
Analyse der Bilder zur Automatisierung von Entscheidungen
z. B. Erkennung: richtiges Teil vorhanden ja/nein, Vermessung: am richtigen Ort/Maßhaltigkeit
Bildverarbeitung/-analyse
Ziel
Extraktion von Information aus den Ursprungsdaten wie Bewegungsbestimmung, Bildsegmentierung, Bilderkennung und Mustererkennung.
Bildentstehung>>Sichtbarmachung
Was versteht man unter der Bildentstehung?
Sichtbarmachung
Abbildung
Digitalisierung
Bildentstehung>>Sichtbarmachung
In welchen Bereichen kann die Bildverarbeitung prinzipiell stattfinden?
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)
Bildentsehung>>Sichtbarmachung
Was kann man über das menschliche Auge in beziehung auf Spektralbereiche sagen?
•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…
Bildentstehung>>Sichtbarmachung
Welche Komponenten braucht ein "Digitales Bilderfassungssystem"?
Ggf. aktive Beleuchtung
Kamera/Sensor
Rechner/Prozessor für Bildverarbeitung
Bildentstehung/Sichtbarmachung
Reflexion bzw Streuung
Erklärung: Reflexion, Emission, Transparenz, Streuung = Diffusion, Absorbtion
•Reflexion tritt bei glatten Flächen auf
•Streuung (Diffusion) bei rauen Flächen mit einer gewissen Eindringtiefe im Volumen.
Bildentstehung>>Sichtbarmachung
Welche zwei "Extremfälle" gibt es bei der Reflexion?
•Spiegelung (Einfallswinkel=Ausfallswinkel)
•De Lambert‘scherReflektor (Reflexion eines Starhlsin allen Richtungen
Bildentstehung>>Sichtbarmachung
Wie ist der Reflexionsgrad definiert? (Formel)
Reflexionsgrad=Reflektierende Lichtstromdichte / einfallende Lichtstromdichte
Der Reflexionsgrad ist ein Materialparameter und beschriebt die Oberflächenbeschaffenheit eines Objektes hinsichtlich der Lichtreflexion.
Bildentstehung>>Sichtbarmachung
Wichtige Eigenschaften.
•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
Bildentstehung>>Sichtbarmachung
Typische Fälle?
•Gerichtete diffuse Reflexion
•Spiegelung (Glanzlichter)
•Mehrfachreflektionen
•Eigenstrahlung (z.B. thermische Strahlung)
Bildentstehung>>Abbildung
Was versteht man unter der Abbildung eines Bildes?
•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.
Bildentstehung>>Abbildung
Welche Sensortypen gibt es?
•CCD-Sensoren (Charge CoupledDevice)
•CMOS-Sensoren (ComplementaryMetalOxid Semicond.)
•X3-Sensoren
Bildentstehung>>Qualitätskrieterien
Was versteht man unter diesen Begriffen?
Füllfaktor
Dynamik
Kennlinie
•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
Bildentstehung>>Abbildung
CCD vs. CMOS:
Kosten, Energieverbrauch,Geräusche, Laufzeit, erweiterte Funktionen, Füllfaktor, Dynamik
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)
