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T1000, Filter, Histogramm, Prinzip der Bildaufnahme, Gradient und…

- - - - 3.1.1 Prinzip der Bildaufnahme
        
        Sammellinse
        
        Linsengleichung
        
        Sind Brennweite und Abstände bekannt, so kann aus der Bildgröße die Gegenstandsgröße errechnet werden. [Wer21,S5]
        
        Schärfentiefe
      - 3.1.2 Geräte zur Bildaufnahme
      - 3.1.3 Fehler bei der Bildaufnahme
    - - Digitalisierung
        
        Binärbilder [Nisch20, S32]
        
        Rasterung = Über die Bildvorlage wird ein Gitter gelegt
        
        Abhängig davon, ob der größere Teil schwarz oder weiß ist wird die Rasterfläche schwarz oder weiß angezeigt.
        
        Die Bildmatrix nimmt dann für den schwarz den Wert 0 und für weiß den Wert 1 an.
        
        Grauwertbildern [Nisch20, S36]
        
        Zuordnen eines Grauwerts jeder Rasterfläche nach der Rasterung
        
        Bestimmung des Grauwerts
        
        Punktuell durch die deltafunktion
        
        Mittelung über die Rasterfläche
      - Bildmatrix
        
        Digitale Bilder = regelmäßige Matrix von Zahlen
        
        Digitales Bild I = zweidimensionale Funktion von ganzzahligen Koordinaten (NxN) auf einer Menge von Bildwerten
        
        Größe: Breite M (Anzahl der Spalten) und Höhe N (Anzahl der Zeilen)
        
        Ein Feld bzw. ein Wert entspricht einem Pixel
        
        Auflösung (Resolution) = Anzahl der Bildelemente pro Längeneinheit (z.B. dpi, lpi, ...)
        
        Auflösung ist dann wichtig => geometrische Daten wichtig sind. [BB15, S10]
        
        Bildkoordinaten [BB12,S10]
        
        Bestimmung zu welche Bildposition ein Bildelement gehört
        
        y-Achse verläuft von oben nach unten
        
        Koordinatenursprung liegt links oben = O(0,0)
        
        Pixelwerte [BB15,S10f]
        
        Pixelwert = Information innerhalb des Bildelements
        
        Pixelwerte = binäre Wörter der länge k => Pixel = 2^k
        
        k = Bit-Tiefe oder Tiefe bezeichnet
        
        Einzelne Pixelwerte in Bitmuster kodiert sind hängt vom Bildtyp ab: Binär...
      - Bildtypen
        
        Grauwertbilder
        
        Binärbilder
        
        Farbbilder
        
        Spezialbilder
- - - - Ursprung = hot spot
      - positive und negative Richtungen
      - Außerhalb der Matrix sind die Werte Null
  - - - Filterfunktion H wird über Bild I gelegt, H(0,0) liegt dabei auf dem gewünschten Bildpunkt I(u,v)
      - Jeder Bildpunkt der Filtermatrix wird jetzt mit dem darunterliegenden Bildpunkt von I multipliziert
      - Die Summe wird in einem neuen Bildpunkt I'(u,v) gespeichert
    - - [BB15,S96]
  - - - einfachster Glättungsfilter: 3D Form = Schachtel
        
        kein sehr guter Glättungsfilter
        
        gleiche Gewichtung nicht optimal
    - - die Filtermatrix entspricht der diskreten, zweidimensionalen Gaußfunktion [BB15S104]
        
        Mittlere Gewichtung = höchste Gewichtung
        
        andere Werte nehmen von der Mitte hin ab
        
        Sigma definiert den Radius der glockenförmigen Funktion
    - - einzelne Filterkoeffizienten negativ = Differenz zweier Operationen [BB15S104]
        
        Summe der positiven Koeffizienten minus Summe der negativen koeffizienten
      - Gegenteil von Glättung = örtliche Unterschiede Verstärkt
        
        Verstärken von Kanten und Konturen sowie Schärfen von Bildern
      - LaPlace-Filter
- - - - ist der Durchschnitt aus allen seinen benachbarten acht Pixeln und sich selbst.
      - Kann auch in Bildkoordinaten ausgedrückt werden [BB15,S94]
- - - - Methode 1
        
        Pixel außerhalb des Bildbereichs auf einen konstanten Wert setzten
      - Methode 2
        
        nicht bearbeiteten Pixel auf ihren ursprünglichen Werten lassen
        (Unterscheidung der gefilterten und ungefilterten Bestandteile zu groß)
      - Methode 3
        
        Bild umhüllen mit ausreichend vielen Schichten zusätzlicher Pixel
        
        A: Wie Methode 2
        
        B: Die Pixel außerhalb nehmen den Wert des Randpixels an
        
        C: Die Pixelwerte werden an der nächstliegenden Bildkante gespiegelt
        
        D: Die Pixelwerte widerholen sich Zyklisch in alle Richtungen
      - Methoden sind nicht perfekt, hängt von der Anwendung ab.
- - - - Größere Blende = größere Beleuchtungsstärke
      - Geringere Blende = geringere Beleuchtungsstärke
- - - - Bildgröße B und Gegenstandsgröße G mit der Brennweite f und dem bildseitigen/objektseitigem abstand d/d´
        
        newtonsche Abbildungsgleichung
        
        gaußsche Abbildungsgleichung
      - Berechnen des Größenverhältnisses = (lateralen) Abbildungsmaßstab
        
        Wer21, S.5
  - - - Modell kennen damit die Größen von Gegenständen und ihren Bildern zueinander ins Verhältnis gesetzt werden können.
        
        Modell = drei wichtige Strahlengänge
        
        Abb. 1.2 Wer21, S.4
- - - - positiver Ausschlag da wo die Intensität steigt
      - negativer Ausschlag da wo die Intensität fällt
    - - Lösung = schätzen einer Tangente
        
        => aus den Benachbarten Funktionsstellen f(u-1) und f(u+1) eine Gerade berechnen.
- - - - Betrag des Gradienten
        
        unabhängig von den Bildstrukturen
        
        nutzen viele Kantendetektoren zur Lokalisierung von Kanten [BB][Ste05S145]
      - Komponenten des Gradienten sind erste Ableitung der Zeilen und Spalten
        
        Realisieren mit einem linearen Filter
        
        horizontale Gradienten Filter reagiert stark auf rapide Änderungen in der horz. Richtung
        
        vertikaler Gradienten Filter reagier stark auf rapide Änderungen in der vert. Richtung
        
        In flachen Bildregionen ist die Filterantwort null (grau dargestellt), da sich dort die Ergebnisse des positiven und des negativen Filterkoeffizienten jeweils aufheben [BB15S129]
      - Richtung des Gradienten [Bb15,S130]
- - - - Zu verarbeitende Datenmenge
      - Zeitliche Begrenzung
      - mehrere Sensoren notwendig
      - Beleuchtung ist wichtig
        
        Auflicht, Durchlicht, diffuses Licht, ...
- - - - Beim entladen fließt Strom, dessen Spannungsabfall an einem Widerstand digital erfasst werden kann.
        
        Als Matrix angeordnet = Matrixsensoren = Sensorelement trägt Bildelement seiner Position bei
- - - - mit einer einfachen if Anweisung kann das verhindert werden wenn man die Bit-Tiefe (k) kennt.
  - - - Schwelle entscheidet über Binärwert des Pixels [Wer21S55]
    - - Schwelle wird an die Stelle des Tiefpunkts gelegt
- - - - unabhängig von den Bildkoordinaten = Punkoperatoren
    - - Bildkoordinaten werden berücksichtigt = Rangoperatoren
- - - - die reale Kantenform ist meistens eine Kombination aus verschiedenen idealen Kantenformen überlagert mit Rauschen [Stein95S140]