Basisinformationstechnologie II Sommersemester 2011 Bild Mai 2011

Ähnliche Dokumente
Digitale Bilder. Ein Referat von Jacqueline Schäfer und Lea Pohl Am

BILDBEARBEITUNG IM UNTERRICHT

Referat von Yvonne Kaiser und Carolin Siebert

Objekterkennung durch Vergleich von Farben. Videoanalyse Dr. Stephan Kopf HWS2007 Kapitel 5: Objekterkennung

Grundlagen digitaler Bildbearbeitung

Basisinformationstechnologie II

Grafikformate. Auflösung Farbtiefe Farbmodelle

JPEG, PDF & Co. JPEG, PDF & Co. Theorie und Praxis zu Bildern auf Computern und Druckern

FARBTIEFE / KANÄLE 1 5

Datenbanken und Informationssysteme. Bildbearbeitung. DI (FH) Levent Öztürk

Ajdovic/Mühl Farbmodelle FARBMODELLE

Übung zu Einführung in die Informatik # 14

Digitale Bildverarbeitung (DBV)

Datenbanken und Informationssysteme. Bildbearbeitung. DI (FH) Levent Öztürk

Zielstellung - "bildhafte" Darstellung von Informationen. "Ein Bild sagt mehr als 1000 Worte"

Farbe in der Computergraphik

Farbmodelle in Photoshop

Farbe in der Computergrafik

Überprüfung von Hochspannungskabeln Qualitätskontrolle in der Zahnmedizin Zeichen- und Texterkennung

Scannen. 1. Hardware 2. Farbsysteme 3. Farbtiefe 4. Auflösung 5. Einstellungsoptionen 6. Quellen Referat: Scannen

Farbtechnik und Raumgestaltung/EDV

CMY. Bei der additiven Farbmischung addieren sich die drei Primärfarben zur Farbe Weiß.

Licht und Farben. Andreas Spillner. Computergrafik, WS 2018/2019

Farbmetrik & Farbmanagement. Sebastian J. Fricke Mediengestalter für Digital- und Printmedien Medieninformatikstudent

Tagged Image File Format. Im Printbereich neben EPS sehr verbreitet.

Bild I. Qualitätskontrolle bei der Leiterplattenfertigung. Biometrie (face detection, face recognition, Netzhautscans )

Bildschirmauflösungen im Vergleich (verkleinert!)

DIGITALISIERUNG VON BILDERN. Ivana

1.Workshop Kamera Einstellungen, Basiswissen Lightroom.

Basisinformationstechnologie II

Bildverarbeitung. Bildverarbeitung...2

Farbe. Licht Farbmodelle Farbsysteme

1.2.1 Analoges Speichern auf Vinyl Erläutern Sie die prinzipielle Funktionsweise von Langspielplatten bzw. Plattenspielern.

Multimediatechnik / Video

Let's talk Gimp Farbräume. RGB-Farbraum. Digitales Gestalten mit Open Source

Wie lautet das Lichtsteuerprotokoll? Was bedeutet DMX? Wie viel Kanäle besitzt eine DMX-Verbindung und wie wird sie als ganzes bezeichnet?

Teil 6: Farbe. Einleitung. Farbreiz vs. Farbwahrnehmung. Farbräume, Verwendung von Farbe

Teil 6: Farbe Farbräume, Verwendung von Farbe

2D Graphik: Pixel-Graphik Grundlagen

Bildverarbeitung Herbstsemester Farben, Farbsehen und Farbbilder

Unterrichtsmaterialien in digitaler und in gedruckter Form. Auszug aus: Multimedia für Referate und Präsentationen

Multimediatechnik / Video

Farblehre. Was ist Farbe und wie nehmen wir sie wahr? Licht und Farbempfindung. Die 8 Grundfarben. Additive Farbmischung. Subtraktive Farbmischung

Einführung Bild und Drucktechnik. DI (FH) Dr. Alexander Berzler

Grafikformate. Grafikformate. Digitale Bildverarbeitung Bildkompression

Der dreidimensionale Farbraum

Digital Imaging Einführung

Foto und Grafik. Arbeitsheft für den Informatikunterricht. Fotos, Pixel und Vektoren sowie Bildbearbeitung am PC. Name. ... Klasse ...

(frzlab.wifa.uni-leipzig.de)

Kennen, können, beherrschen lernen was gebraucht wird

FARBE 1 6. InDesign cs6. Additive und subtraktive Farbmischung Additive Farbmischung = Das Mischen von farbigem Licht.

Farben. Spektrale Zerlegung der sichtbaren Lichtes. Folie 2

FARBEN IM INTERNET FARBWERTE, FARBTIEFEN IN DER BILDBEARBEITUNG

16. März Kommunikation der Universität Basel. Das digitale Bild. Bildaufbau Bildformate. Matthias Geering, Sprache & Kommunikation 1

Bildbearbeitung: Grafikformate II und Farbmodelle

Bildbearbeitung GBIB. Autorin: Charlotte von Braunschweig. Inhaltliches Lektorat: Oliver Heinrich. Überarbeitete Ausgabe vom 7.

Grafikformate 2

Digitale Bilder - Basiswissen Dagmar Serb V. 01/Okt. 2016

1/10 - Seite (Visitenkarte) 90x50mm

Grundlagen der Bildbearbeitung

Farbumfänge. Arbeiten mit Farbe

Vektorgrafik / Bitmap (bmp)

Auch wenn man kein Grafiker ist, hat man immer wieder mit verschiedenen

U6: Webgerechte Bilder

PRODUKTION UND GESTALTUNG INTERAKTIVER MEDIEN

Das Sehen des menschlichen Auges

Grundlagen der Farbenlehre

Grundlagen der Farbenlehre

Digitale Bildverarbeitung

Digitale Bildverarbeitung - Rechnerübung 3

Medienproduktion WS 2009 / Dipl.-Inform. Alexander Schulze Prof. Dr. Ing. Klaus Rebensburg

Grafikdateien. Bei Computergrafiken werden grundsätzlich drei Kategorien unterschieden: Vektor-Format

Farbmodelle. MBV5 Werner Backfrieder FH-Hagenberg. Spektrale Zerlegung der sichtbaren Lichtes

ITG Mathefritz Informationstechnische Grundbildung

Farbmodelle. Erinnerung an Einführung: Farbsehen durch drei Arten von Zäpfchen. Alle Farbeindrücke simulierbar durch drei Farben

Licht Farbwahrnehmung Farbmodelle Farben bei der Bildgenerierung

U9: FARBCODIERUNG FARBCODIERUNG NACH VERSCHIEDENEN FARBMODELLEN

Digitale Bildbearbeitung und Fotografie. Dozenten: Arne Scheffer

Vorlesung 1. (April 11, 2008)

Ausgabeauflösung. Medienproduktion U1. Ausgabeauflösung = Rasterweite x (Wurzel aus Tonwerte - 1)

Digitale Bildbearbeitung und Fotografie. Dozenten: Arne Scheffer, Olaf Glaser

Bilder im Zusammenhang mit Geoinformatik sind u.a.: Luftbilder, Satellitenbilder Synthetische Bilder (z.b. digitale Oberflächenmodelle)

Broschüre-Licht und Farbe

Licht Farbwahrnehmung Farbmodelle Farben bei der Bildgenerierung

anleitung farben Farb-Auswahl und Mischung Farbbearbeitung von ausgewähltem Bildmaterial (Vektoren) Menüleiste: Bearbeiten -> Farben bearbeiten

Inhalt. Bildaufnahme / Digitale Bilder. Kameras CCD Sensoren Auge Sampling / Aliasing Quantisierung

Der Artikel PDF/A und Farbe von Stephan Jaeggi behandelt die Bereiche Farbräume, ICC-Profile und Ausgabe-Intention.

Vorlesung. Grundlagen der Medieninformatik. Dr. Florian Daiber.

Farbräume. RGB-Farbraum

Bildverbesserung (Image Enhancement)

Wie werden Fotos gespeichert? Fotos von der Kamera einspielen, anschauen und ordnen

Farbe in der Computergraphik

Bild-Erfassung Digitalisierung Abtastung/Quantisierung

Visuelle Kryptographie mit Komplementärfarben-Segmenten

Ergänzende Informationen zum LehrplanPLUS

'LJLWDOH%LOGHUXQG'DWHLIRUPDWH

Bild I (Fortsetzung)

Transkript:

Basisinformationstechnologie II Sommersemester 2011 Bild - 31. Mai 2011

Themenüberblick Menschliche (visuelle) Wahrnehmung Farbe Farbmischung Additiv Subtraktiv Farbmodelle RGB CMYK HSI Farbdarstellung Halbtondarstellung Dithering Bildverarbeitungssysteme Grafiktypen Rastergrafiken Vektorgrafiken Computer Vision

Menschliche (visuelle) Wahrnehmung

Wahrnehmung Alles [ ], was ich bisher am ehesten für wahr angenommen, habe ich von den Sinnen oder durch Vermittelung der Sinne empfangen. Nun aber bin ich dahinter gekommen, daß diese uns bisweilen täuschen, und es ist ein Gebot der Klugheit, niemals denen ganz zu trauen, die auch nur einmal uns getäuscht haben. (Descartes, René: Meditationen über die Grundlagen der Philosophie mit den sämtlichen Einwänden und Erwiderungen. Hamburg: meiner, 1994. S. 12)

Visuelle Wahrnehmung Strukturerkennung

Visuelle Wahrnehmung Strukturerkennung: Kanizsa Dreieck

Visuelle Wahrnehmung Strukturerkennung II

Visuelle Wahrnehmung Wahrnehmung von Helligkeitsstufen

Visuelle Wahrnehmung Wahrnehmung von Längen

Visuelle Wahrnehmung Kaffeehaus-Täuschung

Visuelle Wahrnehmung Vexierbild

Visuelle Wahrnehmung Vexierbild II

Farb-/Intensitätswahrnehmung In der Photorezeptorenschicht der Netzhaut: ~ 6 Millionen Zapfen ~ 120 Millionen Stäbchen

Farb-/Intensitätswahrnehmung CCD Sensor: Lichtempfindliches elektronisches Bauteil Bestehen aus einer Matrix mit lichtempfindlichen Fotodioden (als Pixel bezeichnet) Nobelpreis 2009 an Boyle / Smith für Erfindung des CCD Sensors

Farbe / Farbmodelle

Farbe Farbe: Faktoren der Farbentstehung Farbe: kein rein physikalisches Phänomen, sondern ein Zusammenspiel dreier Faktoren: Licht: elektromagnetische Strahlung eines eng begrenzten Spektralbereiches, charakterisiert durch Wellenlänge und Intensität Objekte und ihre Eigenschaften: Teile der Strahlung werden absorbiert, andere reflektiert Beobachter: Verarbeitung des Farbreizes; das Ergebnis der Verarbeitung empfinden wir als Farbe Licht + Objekt Farbreiz Farbreiz + Beobachter Farbe

Farb-/Intensitätswahrnehmung In der Photorezeptorenschicht der Netzhaut: ~ 6 Millionen Zapfen ~ 120 Millionen Stäbchen

Farbwahrnehmung Zapfentypen: S-Zapfen für kurze Wellenlängen, i.e. Blaubereich des sichtbaren Farbspektrums M-Zapfen für mittlere Wellenlängen, i.e. Bereich zwischen blauem und orangem Licht L-Zapfen für lange Wellenlängen, i.e. Rotbereich

Farbmischung Additive vs. subtraktive Farbmischung Linktipp: http://www.metacolor.de/additiv.htm und http://www.metacolor.de/subtraktiv.htm

Subtraktive Farbmischung Z.B.: Mischung von Farbpigmenten Malen mit Deckfarbkasten

Additive Farbmischung Mischung (Addition) von Licht Beispiel Taschenlampe: Leuchten mehrere Taschenlampen auf dieselbe Stelle, wird jene Stelle heller beleuchtet, als würde sie nur von einer Taschenlampe angestrahlt. Werden rote und grüne Filter vor die Taschenlampe gesetzt, addiert sich das Licht.

Additive Farbmischung Exkurs: Laser Tagging (Graffiti Research Lab) Quelle: http://muonics.net/blog/index.php?postid=15

Farbmischung Additive vs. Subtraktive Farbmischung: Auf einen Blick In der additiven Farbmischung: Verwendung von RGB- Farben: Rot, Grün und Blau In der additiven Farbmischung wird Licht gemischt: Rotes und Grünes Licht ergibt gelbes Licht In der subtraktiven Farbmischung: Verwendung von CMY Farben: Cyan, Magenta und Gelb (Yellow) In der Praxis (z.b. beim Drucker) kommt noch Schwarz (Black) hinzu: CMYK Modell (Cyan, Magenta, Yellow, Black) K von Key Plate (Schlüsselplatte), schwarz druckende Platte, an deren Grundlinie die Farben ausgerichtet werden In der subtraktiven Farbmischung werden Stoffe gemischt: Gelbe Wasserfarbe gemischt mit Cyanfarbe ergibt grüne Farbe Linktipp: http://www.metacolor.de/subtraktiv.htm

Farbmodelle: RGB RGB-Farbraum Wenn jede der drei Primärfarben mit einer Auflösung von 256 Werten dargestellt werden kann, dann erhalten wir 256³ = 16,7 Mio. verschiedene Farbtöne.

Farbmodelle: HSI HSI bzw. HSV Farbmodell Für die Beschreibung des Farbortes in diesem Farbraum werden folgende Parameter benutzt: Farbton als Farbwinkel H auf dem Farbkreis (z. B. 0 = Rot, 120 = Grün, 240 = Blau) Sättigung S in Prozent (0 % = Neutralgrau, 50 % = wenig gesättigte Farbe, 100 % = gesättigte, reine Farbe) bzw. in einem Intervall von Null bis Eins Hellwert V als Prozentwert (0 % = keine Helligkeit, 100 % = volle Helligkeit) bzw. in einem Intervall von Null bis Eins, auch Dunkelstufe genannt.

Farbdarstellung

Farbdarstellung: Halbtonverfahren Grundlagen des Grafikdrucks: Halbtonverfahren Zur Darstellung von Graustufen bzw. Intensitäten eines Farbtons werden bei Rasterdruckern Halbtonverfahren eingesetzt. Drei Verfahren: variable Farbsättigung der Rasterpunkte bei konstanter Punktgröße, z.b. bei Farblaserdruckern: Pixel der Farbe werden unterschiedlich dicht aufgetragen, Größe bleibt konstant variable Punktgröße bei konstanter Farbsättigung, z.b. kontinuierliche Tintenstrahler Simulation von Halbtönen im Dithering-Verfahren, z.b. Bubble-Jet

Farbdarstellung: Dithering Dithering, auch: Fehlerdiffusion Beispielgrafiken von: http://de.wikipedia.org/wiki/dithering_%28bildbearbeitung%29

Farbdarstellung: Dithering Dispersed Dithering gleichmäßige Verteilung der Pixel Bis auf ein Kontrastverhältnis von 50% (genau die Hälfte der Pixel werden gedruckt) führen alle anderen Abstufungen zu groben Strukturen. Kleine (technisch bedingte) Abweichungen in der Punktgröße wirken sich negativ auf die Druckqualität aus.

Farbdarstellung: Dithering Clustered Dithering Die zu druckenden Punkte einer Halbtonzelle werden vom Zentrum ausgehend spiralförmig angeordnet. Je mehr Punkte in der Halbtonzelle gedruckt werden, desto größer ist der einzelne Farbpunkt in der Mitte der Zelle.

Farbdarstellung: Dithering Dithering mit Fehler-Diffusion Dieses Verfahren benutzt keine Halbtonzellen, sondern durchläuft das Bild zeilenweise und ersetzt jedes Pixel aufgrund eines Schwellwertes durch ein Pixel mit 0% oder 100% Sättigung. Allerdings wird für jedes Pixel der Quantisierungsfehler berechnet und mit umgekehrtem Vorzeichen auf die noch nicht berechneten Nachbarpixel verteilt. Für unterschiedliche Grauwerte ergibt sich so eine unterschiedliche Streuung der Pixel. Man spricht deshalb von frequenzmoduliertem Dithering.

Zwischenstand Menschliche (visuelle) Wahrnehmung Farbe Farbmischung Additiv Subtraktiv Farbmodelle RGB CMYK HSI Farbdarstellung Halbtondarstellung Dithering Bildverarbeitungssysteme Grafiktypen Rastergrafiken Vektorgrafiken Computer Vision

Bildverarbeitungssysteme

Bildverarbeitungssysteme Bildverarbeitungssysteme Beispielhafte Einsatzgebiete: Thermographische Erfassung von Objekten Gebäude-/ Anlageninspektion Überprüfung der Wärmeabstrahlung von Mikroelektronikteilen Wartung mechanischer Bauteile Qualitätskontrolle bei der Leiterplattenfertigung Biometrie (face detection, face recognition, Netzhautscans ) Zeichen- und Texterkennung

Bildverarbeitungssysteme Aufbau eines Bildverarbeitungssystems Modularer Aufbau: Bildaufnahmesystem (Scanner, Mikroskop, Tomographen, etc.) Framegrabber (wandelt analoge Signale z.b. der Kamera in digitale Information; verliert zunehmend an Bedeutung) Kontroll- und Steuereinheit (PC, Workstation) Bildverarbeitungseinheit (Bildverarbeitungssoftware) Grafiktypen

Grafiktypen

Bildverarbeitungssysteme Computergrafiken lassen sich in drei Kategorien einteilen: Rastergrafiken (auch Bitmaps genannt) Vektorgrafiken [Metagrafikformate (z.b. Encapsulated Postscript)]

Rastergrafik

Rastergrafik

Rastergrafik Auflösung Auflösung Gesamtzahl der Bildpunkte eines Bildes, z.b. 2448px * 3264px = ~ 8 Mio. Pixel 2448 Pixel 3264 Pixel

Rastergrafik Native Auflösung Auflösung, die der physikalischen Anzahl an Pixeln eines Anzeigegerätes entspricht

Punktdichte dpi dots per inch (Punkte pro Zoll) ppi pixel per inch (Pixel pro Zoll) (vgl. HKI, Kurz: http://www.hki.uni-koeln.de/node/10068)

Rastergrafik Quantisierung (Farbtiefe) Bildnachweis: http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=datei:sch%c3%a4rfemuster13.jpg&filetimestamp=20080614204217

Rastergrafik Rasterung: Umwandlung Vektor- in Rastergrafik

Rastergrafik Skalierung: Treppeneffekt / Aliasing

Rastergrafik Speicherplatzbedarf von Rastergrafiken Die Auflösung bestimmt die Anzahl der Pixel in einem Bild, die Quantisierung (Farbtiefe) bestimmt den Speicherplatzbedarf pro Pixel. Beispiele: In einem RGB-Bild mit 24 Bit Farbtiefe (8 Bit pro Farbkanal) braucht man für ein Bild mit den Maßen 1024x768 (786.432 Pixel) also 18.874.368 Bit, d.h. 2.25 Mbyte. Für ein Graustufenbild mit den gleichen Abmessungen benötigt man nur 0.75 MByte, da nur ein Farbkanal mit 8 Bit (statt 3 Kanälen: RGB!) gespeichert werden muss.

Bildverarbeitungssysteme Anwendungsbereiche für Rastergrafiken Überall dort, wo fotoähnliche Darstellung gefordert ist. Klassische Rastergrafik-Programme: Adobe Photoshop GIMP Corel Photopaint Microsoft PhotoDraw Paintshop Pro Rastergrafik-Formate, eine Auswahl: TIFF (Tag Image File Format) JPEG (Point Photographic Experts Group) GIF (Graphics Interchange Format) PNG (Portable Network Graphics Format)

Vektorgrafik

Vektorgrafik Vektorgrafik

Vektorgrafik Bezier-Kurven

Vektorgrafik Anwendungsbereiche für Vektorgrafiken Erstellung von Konstruktionszeichnungen CAD (Computer Aided Design) CAM (Computer Aided Manufacturing) Realisierung allgemeiner 3D-Modelle Vektorgrafikprogramme, eine Auswahl Adobe Illustrator Corel Draw AutoDesk, AutoCAD Vektorgrafikformate, eine Auswahl: CDR (CorelDraw) Format DXF (Drawing Exchange Format) -Format (Autodesk, AutoCAD)

Maschinelles Sehen

Maschinelles Sehen Von der Rastergrafik zur Merkmalsextraktion Vorbereitung bzw. Vorverarbeitung Punkt-Operationen Histogramm Filter Geometrische Operationen Drehung, Streckung, Verschiebung des Bildes Merkmalsextraktion Clustering

Punkt-Operationen Punkt-Operationen: Betrachtung / Veränderung eines Pixels unabhängig von seinen Nachbarpixeln Beispiel: Binarisierung / einfache Schwellwertsegmentierung

Punkt-Operation Binarisierung / Schwellwertsegmentierung

Histogrammausgleich Histogramm / Histogrammausgleich

Filter Filter: Betrachtung / Veränderung eines Pixels in Abhängigkeit seiner Nachbarpixel Beispiel: Medianfilter

Medianfilter Algorithmus Medianfilter (Rangordnungsfilter): Rangordnungsfilter betrachten die Nachbarschaftspixel jedes Pixels, speichern die gefundenen Farb- bzw. Graustufenwerte und sortieren die so gewonnenen Werte in aufsteigender Reihenfolge. Aus einer 3x3 Pixelmatrix resultiert eine Liste, bestehend aus insgesamt neun Werten. Relevant für das Medianfilter ist das Element, das sich in der Mitte der sortierten Liste der Pixelwerte befindet. Das Medianfilter selektiert den Pixelwert des fünften Listenelements und weist dem Pixel in der Mitte der Matrix den Median, d.h. den fünften Wert der Liste zu.

Medianfilter: Anwendungsbeispiele Bildnachweis: http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=datei:medianfilterp.png&filetimestamp=20070810172335

Medianfilter: Anwendungsbeispiele Bildnachweis: http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=datei:minrangorp.jpg&filetimestamp=20050916173449

Medianfilter: Anwendungsbeispiele Bildnachweis: http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=datei:cydonia_medianrp.jpg&filetimestamp=20050313005105

Geometrische Operationen Geometrische Operationen

Kantendetektion Merkmalsextraktion: Kantendetektion Beispiel: Sobel Operator Vgl.: http://old.hki.uni-koeln.de/teach/ws0405/vip/tag7/index.html

eine Portion KI Clustering Beispiel: Selbstorganisierende Karte

/

Hausaufgaben Nennen und erläutern Sie jeweils ein additives und ein subtraktives Farbmodell. Was ist eine Vektorgrafik? Welche Vorteile bietet sie gegenüber der Rastergrafik? Erläutern Sie die Begriffe Auflösung, Quantisierung und Aliasing. Erläutern Sie die Begriffe Punktoperation, Filter und Histogramm ; referieren Sie die Verfahrensweise des Medianfilters.