Bildverarbeitung. Fachschaftsrat Informatik. Professor Fuchs. Fragen TECHNISCHE UNIVERSITÄT DRESDEN. Unterteilung der Filter in Klassen

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Waltraud Lange
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1 Professor Fuchs Unterteilung der Filter in Klassen Wie erstellt man bei der Segmentierung objektumschreibende Formen? Eigenschaften der Zellkomplextopologie Was ist ein Histogramm? Wozu ist es gut? Unterschied zwischen Grauwert- und Farbhistogramm. 1

2 Kategorisierung von Filtern im Ortsraum (Funktion, linear vs. nichtlinear). Woher Bezeichnung Hochpass/Tiefpass? Bild und Übertragungsfunktion angeben, gefiltertes Bild als Ergebnis. Was ist zu tun? Woher kommt die Äquivalenz zwischen Faltung im Ortsraum und Filtern im Frequenzraum? - Faltungstheorie. Warum? Was ist? - Bildrestauration, Bildverbesserung? Wie gut bildet das Shadingmodell die Umwelt nach? Wodurch Diskrepanz? - adaptives und multiplikatives Shading. Schwellwertmethode, wie? Welche Probleme ergeben sich? Welches Verfahren halte ich für ein effizientes Schwellwertverfahren? Split and Merge Methode erklären Welche Kriterien für Segmentbeschreibung Stochastisches Texturmodell, allgemeine Erläuterung Nachteil des autoregressiven Modells? - nicht rotationsinvariant. 2

3 Filter. Unterscheiden in linear/nichtlinear. Störungen. Restauration (mathematisches Modell). Fouriertransformation. Segmentbeschreibung (Achteck, Formfaktor). 3

4 Klassifikation von Filtern? Was macht lineare Filter linear? Typische nichtlineare Filter? Was macht der Median-Filter? Problem bei der Bildrestauration, was geht wann nicht? Unterscheide: Information nicht mehr vorhanden, Störungen gegenläufig (Unschärfe vs. Rauschen). 4

5 Filterklassen? - linear/nichtlinear. Segmentierung: Kantensegmentierung? Formfaktor bezüglich was invariant? - Rotation, Skalierung, Translation. Segmentmerkmale aufzählen und Invarianz? Überfunktion? Wie von Übertragungsfunktion zur Impulsantwort? (Faltungssatz) Woher kommt der Name Hochpass-/Tiefpassfilter? Wozu Bildverbesserung/-restauration. Rauschen entfernen? - Wiener Filter (optimieren bezüglich des quadratischen Abstands) Optimierungstrick: Produkt zur Summe mit Logarithmus; Monotonie von Funktionen. 5

6 Störeinflüsse auf Bilder? - Shading, Verunschärfung, Rauschen. WIe beseitige ich Shading? - Es gibt additives und multiplikatives Shading: $b = p sh m + sh a$. Ich mache eine Leeraufnahme und rechne dann das zurück. Was ist eine Leeraufnahme? - Ich habe keine Ahnung. Schließlich erklärt mir Prof. Fuchs, dass man das additive Shading durch eine Aufnahme eines schwarzen Bildes ausrechnet und das multiplikative Shading durch die Aufnahme eines weißen Bildes. Erklären des Wienerfilters? - Ich gehe zu unexakt vor, es muss dabei heraus kommen, dass der Wienerfilter gleichzeitig Hochpass (um Verunschärfung zu eliminieren) und Tiefpass (um Rauschen zu beseitigen) ist. Erläutern sie Split and Merge? - Man nehme zum Beispiel Quad-Tree zum Zerlegen und zerlege mittels eines Split-Uniformitätsprädikat. Dann füge ich von einer Keimzelle aus mit einem Zusammenlegungs-Uniformitätsprädikat wieder zusammen. Kann das beide male dasselbe Uniformitätsprädikat sein? - Nach Diskussion, sehe ich ein, dass nach der richtigen Strategie das dasselbe sein kann. Welche Kriterien haben sie für Segmentbeschreibungen? Was ist Invarianz? - Ich erkläre am Formfaktor, schreibe den Formfaktor (wie im Skript) auf und zeige, dass dieser gegen Skalierung inveriant ist. Bemerkungen Eine Erläuterung im Skript, was eine Leeraufnahme ist, hätte mir sehr geholfen, das zu wissen. Allein kam ich so schnell nicht drauf. Vereinfachende Vorstellungen des Stoffs werden durch aufgedeckt, dann kommt leider auch die Einsicht ihm zu spät. Dadurch bewertet er meiner Meinung nach sehr streng. 6

7 Kategorisierung von Filtern im Ortsraum (Funktion, linear vs. nichtlinear) Woher Bereichnung Hochpass, Tiefpass? Bild und Übertragungsfunktion gegeben, gefiltertes Bild als Ergebnis. Was ist zu tun? Woher kommt die Äquivalenz zwischen Faltung im Ortsraum und Filtern im Frequenzraum? - Faltungstheorie. Wann? Was ist? - Bildrestauration, Bildverbesserung. Wie gut bildet das Shading-Modell die Umwelt nach? Wodurch Diskrepanz? - Additives und Multiplikatives Shading. Schwellwertmethode, wie? Welche Probleme ergeben sich? Welches Verfahren halte ich für ein effizientes Schwellwertverfahren? Split n Merge Methode erklären. Wie sieht Objekt aus nach Merge-Schritt? Welche Kriterien für Segmentbeschreibung? Stochastisches Texturmodell, allgemeine Erläuterung. Nachteil des autoregressiven Modells? - Nicht rotationsinvariant. 7

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9 Was ist ein Bild? Vorteile/Eigenschaften d. abstrakten Zeilenkomplexes. Autoregressives Prozessmodell Vektorisierung m. Crackmarkierung Was ist Textur? Störmodell erklären Bildverbesserung Anpassung an Gesichtsinn 9

10 Was sind Filter? Wie sieht ein Filter zur Beseitigung von Shading aus? Wie kann man das graphisch darstellen? Filter im Frequenzraum - Amplitudenspektrum dazu (Fourier-Transformation) Erläuterung Wiener Filter Wie sieht ein unscharfes Bild aus? Was sind Kantenoperatoren? Was ist der Formfaktor? Was ist Segmentierung? Wozu braucht man das? Welche Algorithmen der Segmentierung gibt es? Bemerkungen Auswendig lernen reicht nicht aus! Um die Zusammenhänge zu verstehen benötigt man Zusatzliteratur 10

11 Störungen: welche, wie, warum? Störungsmodell? Welche Störungen können wie beseitigt werden? Wie bekomme ich die Werte, um Störungen zu mindern? Segmentbeschreibungen: welche, wozu brauche ich das? Invarianz und Bedeutungsrelevanz? 11

12 Grundwerkzeuge : Kategorisierung von Filtern Grundwerkzeuge : Woher kommen die Begriffe Hochpass und Tiefpass? Grundwerkzeuge : Welche Möglichkeiten gibt es, um aus Bild und Übertragungsfunktion das gefilterte Bild zu berechnen? Grundwerkzeuge : Woher kommt die Äquivalenz von Faltung im Ortsraum und Filterung im Frequenzraum? > Faltungstheorem Bildvorverarbeitung: Wozu? Was wird gemacht? Bildvorverarbeitung: Welche Arten von Bildstörungen gibt es? Bildvorverarbeitung: Wie ist Shading definiert? Bildvorverarbeitung: Wie gut trifft das Modell auf die tatsächlichen Umstände zu? Segmentierung: Welche Probleme ergeben sich bei der Schwellwertmethode? Segmentierung: Welches Segementierungsverfahren halten Sie für effizient? Segmentierung: Wie funktioniert Split-and-Merge? Segmentierung: Wie unterscheidet sich das Bild vor der Unterteilung vom Segmant danach? Topologische Grundlagen: Wie ist Zusammenhang definiert? Topologische Grundlagen: Was sind die Probleme bei der Einführung der Nachbarschaftsrelation? Topologische Grundlagen: Wie sieht die Struktur eines Abstrakten Zellkomplex aus? Topologische Grundlagen: Wie ist der Rand eines Zellkomplexes definiert? Segmentbeschreibung: Welche Kriterien zur Bestimmung von segmentbeschreibenden Merkmalen gibt es? Segmentbeschreibung: Wie ist das stochastische Texturmodell aufgebaut? Segmentbeschreibung: Was sind die Nachteile des autoregressiven Modells? 12

13 Segmentbeschreibung: Was ist der Unterschied zwischen einer Wertemenge und einem Bild? Segmentbeschreibung: Wie wird das umschreibende Achteck berechnet? Bemerkungen Prüfer bietet Hilfestellung, wenn man nicht sofort auf die richtige Antwort kommt 13

14 Bildvorverarbeitung: Warum macht man Bildvorverarbeitung? Bildvorverarbeitung: Probleme bei der automatischen Analyse? Bildvorverarbeitung: Bildanalyse ohne Bildvorverarbeitung geht das? Bildvorverarbeitung: Beschreiben Sie das Modell eines gestörten Bildes? Bildvorverarbeitung: Wie lautet die mathematische Funktion des Shading? Bildvorverarbeitung: Wie kann man Shadingfunktion bestimmen? Bildvorverarbeitung: Wie lässt sich Unschärfe mathematisch beschreiben? Bildvorverarbeitung: Wie lässt sich der Faltungskern der Unschärfefunktion bestimmen? Topologie: Wozu benötigen wir eine digitale Topologie? Topologie: Warum Zellkomplex-Topologie? Topologie: Warum ist die Fläche einer Begrenzung in einer 2-dim. Zellkomplex- Topologie stets gleich Null? Segmentbeschreibung: Wie ist das umschreibende Rechteck definiert? Segmentbeschreibung: Ist diese Form des umschreibenden Rechtecks optimal, d.h. Fläche minimal? Segmentbeschreibung: Wie ist das umschreibende Achteck definiert? Segmentbeschreibung: Ist diese Form des umschreibenden Achtecks optimal, d.h. Fläche minimal? 14

15 Welche Filter gibt es? Eigenschaften, Anwendungen Unterschied Medianfilter zu Hoch- und Tiefpassfiltern? (Medianfilter ist nicht linear) Fouriertransformationen Split-Merge bei Segmentierung erklären Formfaktor wogegen invariant? insbesondere: Warum entfernungsinvariant? 15

16 Welche Filter kennen Sie? (Filterklassen; Filter) Wieso sind lineare Filter linear? (Weil man eine lineare Verknüpfung der Werte vornimmt; Multiplikation und Addition) Hoch/Tiefpass? Wie macht man das? Woher kommen die Begriffe? Wieso Frequenzen? (Pixel/Frequenzen - nur unterschiedliche Betrachtungsweisen) Wiener Filter (wie genau macht er das? - Kompromiss) Modell für Shading, Rauschen, Unschärfe, Leeraufnahmen (was für Add., was für Mult.?), Impulsantwort, Segmentierung Topologie: Grundwissen Wie ist innerer/äußerer Rand definiert? Man hat ein Bild und eine Störung im FR, will sie aber im OR korrigieren - was macht man? (Inverse FT.) Faltung Textur (Cooccurance, Auto-Regress-Mod.) Bemerkungen Am Ende sagte er: Ich musste Sie doch an Ihre Grenzen bringen! Er fragte weniger nach Verfahren, eher nach Sonderfällen! 16

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