Inhaltsverzeichnis. 3. Erläuterungen zu den Programmbeispielen Arbeitsblätter 13

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1 Inhaltsverzeichnis 1. Einführung Ursprünge der Bildverarbeitung Einordnung und Anwendungen der Bildverarbeitung ] 1.3 Die Bildverarbeitungskette Aufbau und Inhalt des Buches 3 2. Das Bildverarbeitungssystem im Überblick Beleuchtung Durchlicht Auflicht Mehrfachbeleuchtung Bildgebende Sensorsysteme Framegrabber Rechner Aufgaben Erläuterungen zu den Programmbeispielen Arbeitsblätter Digitalisierung von Bildern und Bildformate Rasterung Quantisierung Bildformate Aufgaben Computerprojekt Statistische Kenngrößen Mittelwert und mittlere quadratische Abweichung Histogramm Kumuliertes Histogramm Arbeitsblätter Kumuliertes Histogramm" Cooccurrencematrix (Grauwertematrix) Linescan Aufgabe Computerprojekte Arbeitsblätter 35

2 VIII Inhaltsverzeichnis 6. Punktoperationen Punktoperatoren mit LUT Grauwertspreizung Binarisierung Labeling Invertierung Falschfarbendarstellung Arithmetische Operationen zwischen Bildern Logische Operationen zwischen Bildern Aufgaben Computerprojekt Arbeitsblätter Lokale Operatoren Lokale Operatoren im Überblick Glättungsoperator Gaußfilter Differenzoperatoren Aufgaben Computerprojekt Arbeitsblätter Hervorhebung relevanter Bildinhalte- Segmentierung Bereichsegmentierung Segmentierung mit Histogrammauswertung Arbeitsblätter Segmentierung" Segmentierung bei inhomogener Beleuchtung Segmentierung nach Farbe Segmentierung nach Muster Weitere Segmentierungsmöglichkeiten Kontursegmentierung ohne Richtungserkennung Kontursegmentierung mit Laplace-Operator Gradientenbetrag zur Kontursegmentierung Kontursegmentierung mit lokaler Varianz LV Kontursegmentierung mit Gradient in" und Gradient out" Kontursegmentierung mit Richtungserkennung Arbeitsblätter Kantenrichtung und Kantensteilheit" Konturverbesserungen Konturbeschreibung Kettencode Arbeitsblätter Konturverfolgung" Mustererkennung mit Kettencode Konturapproximation mit Graden- und Kurvenstücken Konturapproximation mit Gradenstücken (Polyline-Splitting) Einfache Konturapproximation mit Bezierkurven Hough-Transformation 87

3 Inhaltsverzeichnis IX 8.8 Aufgaben Computerprojekte Arbeitsblätter Texturanalyse Texturanalyse mit lokaler Varianz Texturanalyse mit lokaler Cooccurrencematrix Fouriertransformation Arbeitsblatt Fouriertransformation" Aufgaben Computerprojekt Arbeitsblätter Korrektur inhomogen beleuchteter Bilder - Shadingkorrektur Shadingkorrektur mit Referenzbildern Shadingkorrektur durch Bildaufteilung Shadingkorrektur mit Mittelwertbildern Shadingkorrektur mit Linescans Iterative Schwellwertbildung Aufgaben Computerprojekt Die Objektform beeinflussende Operatoren - morphologische Operatoren Median-Operator Maximum-Operator (Dilatation) Minimum-Operator (Erosion) Gradient in und Gradient out Arbeitsblätter Dilatation" Closing Opening Grauwertdilatation und -erosion Arbeitsblätter Erosion" Abstandstransformation Arbeitsblätter Abstandstransformation" Skelettierung von Binärbildern Arbeitsblätter Skelettierung von Binärbildern" Aufgabe Computerprojekte Arbeitsblätter Bekannte Objekte im Bild wiederfinden Arbeitsblätter Korrelation" Arbeitsblatt Objekte finden mit morphologischen Operatoren" Aufgabe Computerprojekt 170

4 X Inhaltsverzeichnis 12.5 Arbeitsblätter Einzelne Objekte gezielt auswählen können -Bereichssegmentierung Vorbereitungen auf die Bereichssegmentierung Komponentenmarkierung und Zusammenhangsanalyse Arbeitsblätter Bereichssegmentierung" Aufgaben Computerprojekt Arbeitsblätter Anhand von Merkmalen Objekte erkennen -Mustererkennung Merkmalsextraktion Merkmalsraum Minimum-Distance-Klassifizierung Unüberwachte Klassifizierung Überwachte Klassifizierung Maximum- Likelihood- Verfahren Trainingsphase am Beispiel Obst Klassifizierung mit Histogrammauswertung Verbesserung des Histogramm-Verfahrens mit der Maximum- Likelihood-Methode Arbeitsblätter Mustererkennung 1 ' Aufgaben Arbeitsblätter Bild Verzerrungen korrigieren Mathematische Formulierung der Problemstellung Projektionen Mathematische Beschreibung von Abbildungen Lineare Abbildungen Arbeitsblätter Lineare Bildtransformation" Nichtlineare Abbildungen Einfache Korrektur stürzender Linien Arbeitsblätter Korrektur der Perspektive mit Referenzbild" Bestimmung der Abbildungsparameter mit Ausgleichsrechnung Arbeitsblätter Entzerrung eines Bildes mit Ausgleichsrechnung" Verfahren zur Bildlückenschließung Aufgaben : Arbeitsblätter Die Farbe Hilft bei der Segmentierung- Farbbildverarbeitung Technische Farbenlehre Additive Farbmischung Farbmodelle Koordinatenumrechnungen für wichtige Farbmodelle Umrechnung von RGB nach XYZ und zurück 267

5 Inhaltsverzeichnis XI Umrechnung von RGB nach HIS und zurück Arbeitsblätter Transformation von RGB nach HIS und zurück" Umrechnung von RGB nach CMY bzw. CMYK und zurück Operatoren für Farbbilder LUT-basierende Operatoren Arithmetische und logische Operatoren Vorlagen in Farbbildern suchen oder vergleichen Allgemeine Operationen mit Farbbildern Arbeitsblätter Lokale und morphologische Operatoren mit Farbildern" Bestimmung von Körperfarben mit Weißstandards Arbeitsblätter Farbenlotto" Aufgaben Arbeitsblätter Bildverarbeitungsprojekte Defekterkennung von LC-Displays Rohrstoßerkennung Erkennung von Flaschen Beleuchtung Beispiele und Ratschläge zur Objektbeleuchtung Quantisierungsbereich der Kamera gut nutzen Intensitätsschwankungen der Lichtquellen vermeiden Für eine homogene Objektausleuchtung sorgen Leuchtmittel Leuchtstoffröhren Halogenlampen Leuchtdioden Laser Beleuchtungstechniken Auflichtbeleuchtung Durchlicht Einiges über lichttechnische Größen Aufgaben Auswahl von Objektiven für die Bildverarbeitung Abbildungsgleichung Informationen zur Objektivauswahl Gütekriterien für Objektive Nahlinsen und Distanzringe zur Verringerung des Objektabstandes Telezentrische Objektive Bildentstehung bei Zeilenkameras Aufgaben Bildsensoren 335

6 XII Inhaltsverzeichnis 20.1 Eigenschaftes von Flächen-CCD-Kameras Leistungsdaten von CCD-Kameras Zeilenkameras Bildverarbeitungssysteme mit mehreren Kameras Aufgaben 344 Anhang: Lösungen ausgewählter Probleme 345 Literatur 353 Sachverzeichnis 355