Übung zur Vorlesung Digitale Bildverarbeitung Torsten Büschenfeld Institut für Informationsverarbeitung Leibniz Universität Hannover Sommersemester 2009 1
Allgemeines Organisatorisches Sprechstunde nach Vereinbarung Prüfungsform: Klausur, 2 Stunden Rechnerübungen mit Matlab Kontakt Torsten Büschenfeld Raum: 1329; Tel.: 762-19580 E-Mail: bfeld@tnt.uni-hannover.de http://www.tnt.uni-hannover.de/edu/vorlesungen/bildverarb/ Homepage TNT Education Image Processing 2
Grundlegendes Grundlegendes Farbräume Bilderzeugung, Sensoren 3
Grundlegendes Bildanalysesystem 4
Grundlegendes Komponenten eines Bildanalysesystemes Beleuchtung (künstlich, natürlich) Kamera/Aufnahmesystem analoge/digitale Bilderzeugung/-wandlung Aufnahmegeometrie (Zentralprojektion, Durchleuchtung, Laufzeitmessung) Wertebereich (Dynamik) Auflösung Bildspeicher Prozessor 5
Grundlegendes Gerichtete Beleuchtung Mikroskopaufnahme des Werkstückes Oberflächenstruktur Ausnutzen von Schlagschatten 6
Grundlegendes Natürliche Beleuchtung Satellitenbild IKONOS Beleuchtung nicht zu beeinflussen 7
Grundlegendes Das elektromagnetische Spektrum 8
Grundlegendes Bildaufnahme 9
Grundlegendes Bildaufnahme Speicher 10
Farbräume Grundlegendes Farbräume Bilderzeugung, Sensoren 11
Farbräume CIE-Farbraum CIE-Normfarbtafel Berechnung aus den Grundfarbtönen X,Y,Z Umfasst den nach CIE sichtbaren Farbraum des Menschen 12
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
Farbräume RGB-Farbraum (Rot, Grün, Blau) CMY-Farbraum-Transformation (Cyan, Magenta, Yellow) C M Y = 1 R 1 G 1 B 14
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 = 2 6 1 6 1 6 0 2 1 2 1 1 3 1 3 1 3 R G B H = arctan M 1 M 2 S = M1 2 + M2 2 I = I 1 3 15
Bilderzeugung, Sensoren Grundlegendes Farbräume Bilderzeugung, Sensoren 16
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
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
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: 450-900 nm 1: Blau 450-520 nm 2: Grün 520-600 nm 3: Rot 630-690 nm 4: Nahes IR 760-900 nm 7 Kilometer pro Sekunde 680 Kilometer 98 Minuten (14 x pro Tag) 1-3 Tage 18
Bilderzeugung, Sensoren Beispiel IKONOS 4m multispektral 1m panchromatisch 1m fusioniert 19
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
Bilderzeugung, Sensoren Computertomographie 21
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