Übung zur Vorlesung. Digitale Bildverarbeitung. Torsten Büschenfeld. Sommersemester 2009

Transkript

1 Übung zur Vorlesung Digitale Bildverarbeitung Torsten Büschenfeld Institut für Informationsverarbeitung Leibniz Universität Hannover Sommersemester

2 Allgemeines Organisatorisches Sprechstunde nach Vereinbarung Prüfungsform: Klausur, 2 Stunden Rechnerübungen mit Matlab Kontakt Torsten Büschenfeld Raum: 1329; Tel.: bfeld@tnt.uni-hannover.de Homepage TNT Education Image Processing 2

3 Grundlegendes Grundlegendes Farbräume Bilderzeugung, Sensoren 3

4 Grundlegendes Bildanalysesystem 4

5 Grundlegendes Komponenten eines Bildanalysesystemes Beleuchtung (künstlich, natürlich) Kamera/Aufnahmesystem analoge/digitale Bilderzeugung/-wandlung Aufnahmegeometrie (Zentralprojektion, Durchleuchtung, Laufzeitmessung) Wertebereich (Dynamik) Auflösung Bildspeicher Prozessor 5

6 Grundlegendes Gerichtete Beleuchtung Mikroskopaufnahme des Werkstückes Oberflächenstruktur Ausnutzen von Schlagschatten 6

7 Grundlegendes Natürliche Beleuchtung Satellitenbild IKONOS Beleuchtung nicht zu beeinflussen 7

8 Grundlegendes Das elektromagnetische Spektrum 8

9 Grundlegendes Bildaufnahme 9

10 Grundlegendes Bildaufnahme Speicher 10

11 Farbräume Grundlegendes Farbräume Bilderzeugung, Sensoren 11

12 Farbräume CIE-Farbraum CIE-Normfarbtafel Berechnung aus den Grundfarbtönen X,Y,Z Umfasst den nach CIE sichtbaren Farbraum des Menschen 12

13 Farbräume Farbmischung Additiv: RGB Die Mischung aller drei Farben ergibt Weiß (z.b. Monitor) Subtraktiv: CMY(K) Die Mischung aller drei Farben ergibt Schwarz (z.b. Fotografie, Druck auf weißes Papier) CMY sind die Komplementärfarben von RGB. 13

14 Farbräume RGB-Farbraum (Rot, Grün, Blau) CMY-Farbraum-Transformation (Cyan, Magenta, Yellow) C M Y = 1 R 1 G 1 B 14

15 Farbräume HSI-Farbraum (Hue, Saturation, Intensity) Der HSI-Farbraum entspricht der Wahrnehmung des Auges, da Helligkeit und Farbe sowie Farbintensität getrennt sind. M 1 M 2 I 1 = R G B H = arctan M 1 M 2 S = M1 2 + M2 2 I = I

16 Bilderzeugung, Sensoren Grundlegendes Farbräume Bilderzeugung, Sensoren 16

17 Bilderzeugung, Sensoren Bilderzeugung, Auszug CCD (Charge-Coupled Devices)-Chips, Bauformen: CCD-Arrays CCD-Zeilen 1-Chip 3-Chip Röntgen Tomographie Konventionelle Tomographie Computertomographie Magnetresonanztomographie (Kernspint.) Ultraschall Synthetic Aperture Radar (SAR) 17

18 Bilderzeugung, Sensoren Bilderzeugung, Auszug CCD (Charge-Coupled Devices)-Chips, Bauformen: CCD-Arrays CCD-Zeilen 1-Chip 3-Chip Röntgen Tomographie Konventionelle Tomographie Computertomographie Magnetresonanztomographie (Kernspint.) Ultraschall Synthetic Aperture Radar (SAR) 17

19 Bilderzeugung, Sensoren Beispiel IKONOS Bodenauflösung der Bänder: Spektralbereich Panchromatisch: Multispektral: Geschwindigkeit: Höhe: Umlaufdauer: Neuaufnahme eines Punktes: 1 Meter panchromatisch (26 vom Nadir) 4 Meter multispektral (26 vom Nadir) Pan: nm 1: Blau nm 2: Grün nm 3: Rot nm 4: Nahes IR nm 7 Kilometer pro Sekunde 680 Kilometer 98 Minuten (14 x pro Tag) 1-3 Tage 18

20 Bilderzeugung, Sensoren Beispiel IKONOS 4m multispektral 1m panchromatisch 1m fusioniert 19

21 Bilderzeugung, Sensoren Bilderzeugung, Auszug CCD (Charge-Coupled Devices)-Chips, Bauformen: CCD-Arrays CCD-Zeilen 1-Chip 3-Chip Röntgen Tomographie Konventionelle Tomographie Computertomographie Magnetresonanztomographie (Kernspint.) Ultraschall Synthetic Aperture Radar (SAR) 20

22 Bilderzeugung, Sensoren Computertomographie 21

23 Bilderzeugung, Sensoren Computertomographie, Rekonstruktion Die Rekonstruktion der Volumenelemente des Objektes erfolgt mit einem iterativen Verfahren. Vereinfacht: Verarbeitung der gemessenen Werte auf der rechten Seite in der Diagonalen in der Senkrechten, nächste Iteration ( ) 22