Holdings: Masterkurs Computergrafik und Bildverarbeitung

Masterkurs Computergrafik und Bildverarbeitung: alles für Studium und Praxis - Bildverarbeitungswerkzeuge, Beispiel-Software und interaktive Vorlesungen online verfügbar

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Bibliographic Details
New Title:	Nischwitz, Alfred Computergrafik und Bildverarbeitung
Main Authors:	Nischwitz, Alfred (Author), Haberäcker, Peter (Author)
Format:	Book
Language:	German
Published:	Wiesbaden Vieweg 2004
Edition:	1. Aufl.
Subjects:	Bildverarbeitung Computergrafik
Online Access:	Inhaltsverzeichnis
Physical Description:	XXXII, 860 S. Ill., graph. Darst.
ISBN:	3528058749

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS FARBBILDER ZU TEIL I XVII FARBBILDER ZU TEIL I1 XXI 1 EINLEITUNG 1 2 ZUSAMMENHANG COMPUTERGRAFIK . BILDVERARBEITUNG 6 2.1 SIMULATION VON KAMERAGESTEUERTEN GERAETEN ................. 7 2.2 BILDDATENCODIERUNG .............................. 11 2.3 BILDBASIERTES RENDERING ............................ 16 3 INTERAKTIVE 3D-COMPUTERGRAFIK 23 ................................ . 3.1 HARTE ECHTZEIT 24 ............................... . 3.2 WEICHE ECHTZEIT 27 4 ANWENDUNGEN INTERAKTIVER 3D-COMPUTERGRAF~K 28 4.1 AUSBILDUNGS-SIMULATION ............................ 28 4.2 ENTWICKLUNGS-SIMULATION ........................... 30 4.3 UNTERHALTUNG .................................. 32 4.4 TELEPRAESENZ ................................... 32 4.5 DATEN-VISUALISIERUNG ............................. 33 4.6 AUGMENTED REALITY .............................. 34 4.7 DATENUEBERTRAGUNG ............................... 35 5 EINFUEHRUNG IN DIE 3D-COMPUTERGRAFIK MIT OPENGL 37 5.1 OPENGL KURZBESCHREIBUNG .......................... 39 5.2 DIE OPENGL RENDERING PIPELINE ....................... 41 5.2.1 DISPLAY LISTEN ............................. 42 5.2.2 VERTEX-OPERATIONEN .......................... 42 5.2.3 PIXEL-OPERATIONEN ........................... 42 5.2.4 TEXTUR-SPEICHER ............................ 43 VII INHALTSVERZEICHNIS 5.2.5 RASTERISIERUNG ............................ . 5.2.6 FRAGMENT-OPERATIONEN ....................... . 5.2.7 BILDSPEICHER ............................. . 5.3 DIE OPENGL KOMMANDO SYNTAX ...................... . 5.4 ERGAENZENDE LITERATURHINWEISE . ....................... . 6 GEOMETRISCHE GRUNDOB JEKTE 6.1 3D-MODELLIERUNGSMETHODEN ......................... . 6.1.1 PLANARE POLYGONE .......................... . 6.1.2 GEKRUEMMTE POLYGONE ........................ . 6.1.3 VOLUMENDARSTELLUNG ......................... . 6.1.4 KONSTRUKTIVE KOERPERGEOMETRIE ................... . 6.2 GEOMETRISCHE GRUNDOBJEKTE IN OPENGL .................. . 6.2.1 VERTEX-DEFINITION IN OPENGL .................... . 6.2.2 GRAFIK-PRIMITIVE IN OPENGL .................... . 6.2.3 PROGRAMMIERBEISPIELE ........................ . 6.3 TIPPS ZUR VERWENDUNG DER GRAFIK-PRIMITIVE ................ . 6.3.1 RENDERING-GESCHWINDIGKEIT ..................... . 6.3.2 VERTEX ARRAYS ............................ . 6.3.3 KONSISTENTE POLYGON-ORIENTIERUNG ................. . 6.3.4 KOORDINATEN-BERECHNUNGEN OFFLINE ................. . 6.3.5 OBERFLAECHEN-TESSELLIERUNG ...................... . 6.3.6 LUECKEN ................................ . 6.3.7 HINWEISE ZUM GLBEGIN/GLEND-PARADIGMA .............. . 6.4 MODELLIERUNG KOMPLEXER 3D-SZENARIEN ................... . 7 KOORDINATENSYSTEME UND TRANSFORMATIONEN 7.1 DEFINITION DES KOORDINATENSYSTEMS ..................... . 7.2 TRANSFORMATIONEN IM UEBERBLICK ....................... . 7.3 MATHEMATISCHE GRUNDLAGEN ......................... . 7.3.1 HOMOGENE KOORDINATEN ....................... . 7.3.2 TRANSFORMATIONS-- HFATRIZEN ..................... . 7.4 MODELL-TRANSFORMATIONEN .......................... . 7.4.1 TRANSLATION .............................. . 7.4.2 ROTATION ............................... . 7.4.3 SKALIERUNG .............................. . 7.4.4 REIHENFOLGE DER TRANSFORMATIONEN ................. . 7.5 AUGENPUNKT-TRANSFORMATIONEN ....................... . 7.6 PROJEKTIONS-TRANSFORMATIONEN ....................... . 7.6.1 ORTHOGRAFISCHE PROJEKTION (PARALLEL-PROJEKTION) .......... . 7.6.2 PERSPEKTIVISCHE PROJEKTION ..................... . 7.6.3 NORMIERUNG ............................. . 7.7 VIEWPORT-TRANSFORMATION .......................... . VLLL ... INHALTSVERZEICHNIS 7.8 MATRIZEN-STAPEL ................................ 99 8 VERDECKUNG 104 8.1 DER Z-BUFFER ALGORITHMUS ........................... 105 8.2 DIE IMPLEMENTIERUNG DES Z-BUFFER ALGORITHMUS ............... 108 8.3 EINSATZMOEGLICHKEITEN DES Z-BUFFER ALGORITHMUS ............... 109 8.3.1 ENTFERNEN ALLER VORDERTEILE ...................... 110 8.3.2 HOEHENKARTEN GENERIEREN ........................ 110 8.3.3 VOLUMENMESSUNG ........................... 112 8.3.4 OBERFLAECHENMESSUNG .......................... 113 8.3.5 ENTFERNUNGSMESSUNG .......................... 114 9 FARBE. TRANSPARENZ UND FARBMISCHUNG 115 9.1 DAS FARBMODELL IN OPENGL .......................... 115 9.2 MODELLE DER FARBDARSTELLUNG ......................... 118 9.2.1 DER RGBA-MODUS .......................... 118 9.2.2 DER FARB-INDEX-MODUS ........................ 118 9.2.3 WAHL ZWISCHEN RGBA- UND FARB-INDEX-MODUS ........... 119 9.2.4 FARBSPEZIFIKATION IM RGBA-MODUS ................. 119 9.2.5 FARBSPEZIFIKATION IM FARB-INDEX-MODUS ............... 122 9.3 TRANSPARENZ UND FARBMISCHUNG ........................ 123 9.3.1 FARBMISCHUNG IN OPENGL ....................... 123 9.3.2 BEISPIELE FUER FARBMISCHUNGEN ..................... 126 9.3.3 TRANSPARENTE TEXTUREN ........................ 132 9.3.4 3D-PROBLEME BEI DER FARBMISCHUNG ................. 133 10 ANTI-ALIASING 136 10.1 ALIASING-EFFEKTE ................................ 136 10.2 GEGENMABNAHMEN - ANTI-ALIASING ...................... 140 10.2.1 PRE-FILTERUNGS-METHODE: FLAECHENABTASTUNG ............. 14 0 10.2.2 POST-FILTERUNGS-METHODEN ...................... 142 11 NEBEL UND ATMOSPHAERISCHE EFFEKTE 147 11.1 ANWENDUNGEN ................................. 147 11.2 NEBEL IN OPENGL ............................... 149 12 BELEUCHTUNG UND SCHATTIERUNG 155 12.1 BELEUCHTUNGSMODELLE ............................. 156 12.1.1 PHYSIKALISCHE OPTIK UND NAEHERUNGEN DER COMPUTERGRAFIK ..... 156 12.1.2 LOKALE UND GLOBALE BELEUCHTUNGSMODELLE ............... 165 12.1.3 DAS STANDARD-BELEUCHTUNGSMODELL IN OPENGL ........... 167 12.2 SCHATTIERUNGSVERFAHREN ............................ 187 12.2.1 FLAT-SHADING .............................. 188 INHALTSVERZEICHNIS IX 12.2.2 SMOOTH-/GOURAUD-SHADING ...................... 189 12.2.3 PHONG-SHADING ............................. 195 12.3 PROGRAMMIERBARE SHADER ........................... 196 12.3.1 SHADING PROGRAMMIERSPRACHEN . ................... 198 12.3.2 REALISIERUNG EINES PHONG-SHADERS IN CG ............... 200 13 TEXTUREN 211 13.1 FOTO-TEXTUREN (IMAGE TEXTURING) ....................... 213 13.1.1 SPEZIFIKATION DER TEXTUR ........................ 215 13.1.2 TEXTUR-FILTER .............................. 224 13.1.3 GAUFI-PYRAMIDEN-TEXTUREN (MIPMAPS) ............... 227 13.1.4 TEXTUR-FORTSETZUNGSMODUS (TEXTURE WRAPS) ............. 232 13.1.5 MISCHUNG VON TEXTUR- UND BELEUCHTUNGSFARBE (TEXTURE ENVIRONMENT)235 13.1.6 ZUORDNUNG VON TEXTURKOORDINATEN .................. 238 13.1.7 EINSCHALTEN DES TEXTURE MAPPINGS .................. 249 13.1.8 TEXTUR-OBJEKTE ............................ 250 13.2 MEHRFACH-TEXTURIERUNG (MULTITEXTURING) ................... 252 13.3 PROJEKTIVE TEXTUREN (PROJECTIVE TEXTURE) .................. 256 13.4 UMGEBUNGS-TEXTUREN (ENVIRONMENT MAPS) ................. 258 13.4.1 SPHAERISCHE TEXTURIERUNG (SPHERE MAPPING) ............. 250 13.4.2 KUBISCHE TEXTURIERUNG (CUBE MAPPIRIG) . .............. 262 13.5 RELIEF-TEXTURIERUNG (BUMP MAPPING) .................... 266 13.6 SCHATTEN-TEXTURIERUNG (SHADOW MAPPING) .................. 273 14 ANIMATIONEN 275 14.1 ANIMATION UND DOUBLE BUFFERING ....................... 275 14.2 ANIMATIONSTECHNIKEN ............................. 279 14.2.1 BEWEGUNG EINES STARREN OBJEKTES - PFADANIMATION ......... 280 14.2.2 BEWEGUNG VON GELENKEN EINES OBJEKTES - ARTIKULATION ....... 282 14.2.3 VERFORMUNG VON OBERFLAECHEN - HLORPHING .............. 283 14.2.4 BEWEGUNG VON OBJEKTGRUPPEN: SCHWAERME UND PARTIKELSYSTERRI T. .. 286 15 BESCHLEUNIGUNGSVERFAHREN 15.1 SZERIEN GRAPHEN ............................... . 15.2 CU11 ALGORIT. HNIEN .............................. . 15.2.1 VIEWING FRUSTUM CULLING ...................... . 15.2.2 OCCLUSION CULLING .......................... . 15.2.3 BACKFACE CULLING . .......................... . 15.2.4 PORTAL CULLING ............................ . 15.2.5 DETAIL CULLING ............................ . 15.3 LEVEL OF DETAIL (LOD) ........................... . 15.3.1 SWITCH LOD ............................. . 15.3.2 FADE LOD .............................. . INNA LTSVERZEICHNIS 15.3.3 MORPH LOD .............................. 310 15.4 BILLBOARDS ................................... 311 15.5 MULTIPROZESSORSYSTEME ............................. 315 15.6 GESCHWINDIGKEITS-OPTIMIERUNG ........................ 320 15.6.1 LEISTUNGSMESSUNG ........................... 320 15.6.2 OPTIMIERUNGSMASSNAHMEN ....................... 325 LITERATUR ZU TEIL I 330 I1 BILDVERARBEITUNG 335 16 DIGITALE BILDDATEN 16.1 PRINZIPIELLE VORGEHENSWEISE ......................... . 16.1.1 SENSOREN ............................... . 16.1.2 DIGITALISIERUNG . ........................... . 16.1.3 VORVERARBEITUNG DER ROHDATEN ................... . 16.1.4 BERECHNUNG VON MERKMALEN ..................... . 16.1.5 SEGMENTIERUNG DES BILDES ...................... . 16.1.6 KOMPAKTE SPEICHERUNG DER SEGMENTE ............... . 16.1.7 BESCHREIBUNG DER SEGMENTE ..................... . 16.1.8 SYNTHESE VON OBJEKTEN ....................... . 16.1.9 ABLEITUNG EINER REAKTION ...................... . 16.1.10SCHLUSSBEMERKUNG ZU ABSCHNITT 16.1 ................ . 16.2 UNTERABTASTUNG UND QUANTISIERUNG ..................... . 16.3 DIGITALISIERUNG VON SCHWARZ/WEISS.BILDDATEN ............... . 16.4 DIGITALISIERUNG VON GRAUTONBILDERN ..................... . 16.5 FARBBILDER .................................. . 16.5.1 FARBE: PHYSIKALISCHE ASPEKTE .................... . 16.5.2 FARBE: PHYSIOLOGISCHE ASPEKTE ................... . 16.5.3 DAS CIEFARBDREIECK ........................ . 16.5.4 DAS RGB-FARBMODELL ........................ . 16.5.5 DAS CMY-FARBMODELL ........................ . 16.5.6 DAS Y IQ-FARBMODELL ........................ . 16.5.7 DAS HSI-FARBMODELL ......................... . 16.5.8 MATHEMATISCHES MODELL FUER FARBBILDER ............... . 16.6 ULTISPEKTRAL- UND MEHRKANALIGE BILDER .................. . 16.7 BILDFOLGEN .................................. . 16.8 WEITERE MATHEMATISCHE MODELLE FUER BILDER ................. . 16.8.1 BILDER ALS RELLE FUNKTIONEN ZWEIER REELLER VARIABLEN ........ . 16.8.2 BILDER ALS (DISKRETE) FUNKTIONEN ZWEIER DISKRETER VARIABLEN .... 16.8.3 BILDER ALS ZUFALLSPROZESSE ...................... . 16.9 BILDLICHE REPRODUKTION VON DIGITALISIERTEN BILDERN ............ . INHALTSVERZEICHNIS XI 16.9.1 GERAETE ZUR BILDDARSTELLUNG ...................... 376 16.9.2 AUSDRUCKEN DER GRAUWERTE ...................... 377 16.9.3 AUSGABE VON LOGISCHEN BILDERN .................... 379 16.9.4 ZEILENDRUCKERAUSGABE VON GRAUWERTBILDERN ............. 380 16.9.5 HALBTONVERFAHREN ........................... 381 16.10 DATENREDUKTION UND DATENKOMPRESSION ................... 384 16.11 CHARAKTERISIERUNG DIGITALISIERTER BILDER .................... 385 16.11.1MITTELWERT UND MITTLERE QUADRATISCHE ABWEICHUNG ......... 385 16.11.2 HISTOGRAMME .............................. 388 16.11.3 ENTROPIE ................................ 390 16.11.4 GRAUWERTEMATRIX (CO-OCCURRENCEMATRIX) .............. 392 17 MODIFIKATION DER GRAUWERTE 395 17.1 ANWENDUNGEN ................................. 395 17.2 GRUNDLAGEN DER GRAUWERTTRANSFORMATION ................... 396 17.3 LINEARE SKALIERUNG ............................... 397 17.4 AEQUIDENSITEN (GRAY LEVEL SLICING) ....................... 402 17.5 ERZEUGEN VON BINAERBILDERN .......................... 408 17.6 LOGARITHMISCHE UND EXPONENTIELLE SKALIERUNG ................ 415 17.7 EBNEN DER GRAUWERTE ............................. 417 17.8 GRAUWERTSKALIERUNG MIT HOCHPASSFILTERUNG .................. 422 17.9 KALIBRIERUNG DER GRAUWERTE .......................... 42 4 17.10 BERECHNUNG EINER NEUEN GRAUWERTNIENGE ................... 428 17.11 REKONSTRUKTION DES HOECHSTWERTIGEN BIT .................... 430 17.12 DIFFERENZBILDUNG ................................ 430 18 OPERATIONEN IM ORTSBEREICH 434 18.1 ANWENDUNGEN ................................. 436 18.2 GRUNDLAGEN: FILTEROPERATIONEN IM ORTSBEREICH ................ 436 18.3 GLAETTEN DER GRAUWERTE EINES BILDES ...................... 439 18.4 DIFFERENZENOPERATOREN ............................. 444 18.5 ELIMINATION ISOLIERTEN BILDPIIRIKTE ....................... 349 18.6 ELIMINATIOII GESTOERTER BILDZEILEII ....................... 450 18.7 BILDAKKURNULATION BEI BILDFOLGEN ....................... 452 19 MATHEMATISCHE MORPHOLOGIE 453 19.1 ANWENDUNGEN ................................. 453 19.2 GRUNDLAGEN: MATHEMATISCHE HIORPHOLOGIE .................. 453 19.3 MEDIAN FILTER ................................. 45 7 19.4 DILATATION UND EROSION IIN BINAERBILD ..................... 459 19.5 MORPHOLOGIE IN1 GRAUWERTBILD ......................... 461 XII INHALTSVERZEICHNIS 20 KANTEN UND LINIEN 20.1 ANWENDUNGEN ................................. 20.2 GRUNDLEGENDES UEBER KANTEN UND LINIEN ................... 20.3 EINFACHE VERFAHREN ZUR KANTENEXTRAKTION .................. 20.4 PARALLELE KANTENEXTRAKTION .......................... 20.5 GRADIENTENBETRAG UND GRADIENTENRICHTUNG .................. 20.6 KANTEN UND LINIEN MIT MORPHOLOGISCHEN OPERATIONEN ........... 20.6.1 EXTRAKTION DES RANDES VON SEGMENTEN ................ 20.6.2 VERARBEITUNG VON LINIEN ....................... 20.7 ............... SKELETTIERUNG MIT MORPHOLOGISCHEN OPERATIONEN 20.8 SKELETTIERUNG MIT DER EULER SCHEN CHARAKTERISTIK .............. 20.9 RELAXATION ................................... 20.10 HOUGHTRANSFORMATION ............................ . 20.11 VERALLGEMEINERTE HOUGHTRANSFORMATION . .................. . 20.11.1PARAMETRISIERUNG DER REFERENZSTRUKTUR ............... . 20.11.2 AKKUMULIERENDE ABBILDUNG DER MERKMALSPUNKTE ......... . 20.11.3AUSWERTUNG DES AKKUMULATORS ................... . 20.12 ERWEITERTE HOUGHTRANSFORMATION ...................... . 20.12.1 ERWEITERTE HOUGHTRANSFORMATION DER RANDPUNKTE ......... . 20.12.2 ERWEITERUNG AUF FLAECHENHAFT GEGEBENE SEGMENTE .......... . 20.13 SEQUENTIELLE KANTENEXTRAKTION, LINIENVERFOLGUNG ............. . 20.14 ABSCHLIESSENDE BEMERKUNGEN ZU KANTEN UND LINIEN ............ . 21 OPERA$IONEN IM FREQUENZBEREICH 1.1 ANWENDUNGEN ................................ . 21.2 LINEARE APPROXIMATION ........................... . 21.3 TRIGONOMETRISCHE APPROXIMATIONSFUNKTIONEN ............... . 21.4 DISKRETE ZWEIDIMENSIONALE FOURIERTRANSFORMATION ............. . 21.5 DIGITALE FILTERUNG IM ORTSFREQUENZBEREICH ................. . 21.6 ZUSAMMENHANG MIT DEM ORTSBEREICH ................... . 21.7 LOGARITHMISCHE FILTERUNG .......................... . 21.8 INVERSE UND WIENER FILTERUNG ........................ . 21.9 DISKRETE, ZWEIDIMENSIONALE COSINUSTRANSFORMATION ............ . 22 MODIFIKATION DER ORTSKOORDINATEN 22.1 ANWENDUNGEN ................................ . 22.2 GRUNDLEGENDE PROBLEMSTELLUNG ....................... . 22.3 VERGROESSERUNG. VERKLEINERUNG ........................ . 22.4 AFFINE ABBILDUNGEN ............................. . 22.5 INTERPOLATION MIT POLYNOMEN ........................ . 22.5.1 POLYNOME ............................... . 22.5.2 AUSGLEICHSRECHNUNG ......................... . 22.5.3 BEURTEILUNG DER QUALITAET ...................... . INHALTSVERZEICHNIS XIII 22.5.4 VERMESSUNG DER PASSPUNKTE ...................... 552 22.6 ABSCHLIESSENDE BEMERKUNGEN ......................... 553 23 SZENENANALYSE 554 23.1 EINLEITUNG. BEISPIELE. MERKMALE ....................... 554 24 MERKMALE: GRAUWERT UND FARBE 560 24.1 ANWENDUNGEN ................................. 560 24.2 MERKMAL: GRAUWERT .............................. 561 24.3 MERKMAL: FARBE ................................ 563 24.4 REDUKTION DER FARBEN IN EINEM FARBBILD DURCH VORQUANTISIERUNG ..... 566 24.5 INDEXBILDER ................................... 567 24.5.1 DIE FARBHAEUFIGKEITSVERTEILUNGEINES FARBBILDES ........... 569 24.5.2 ERSTELLEN EINER FARB-LOOK-UP-TABELLE ................ 571 24.5.3 ABBILDUNG DER FARBEN DES ORIGINALBILDES IN DIE FARBTABELLE .... 573 24.5.4 SEGMENTIERUNG DES ORIGINALBILDES ................... 574 24.5.5 SEGMENTIERUNG DES ORIGINALBILDES MIT DITHERING ........... 575 24.5.6 UNUEBERWACHTE KLASSIFIKATOREN ZUR REDUKTION DER FARBEN ...... 576 25 MERKMALE AUS MEHRKANALIGEN BILDERN 578 25.1 ANWENDUNGEN ................................. 578 25.2 SUMME. DIFFERENZ. RATIO ........................... 578 25.3 VERKNUEPFUNG VON KANAELEN BEI LOGISCHEN BILDERN ............... 582 25.4 DIE HAUPTKOMPONENTENTRANSFORMATION . ................... 582 26 MERKMALE AUS BILDFOLGEN 590 26.1 ANWENDUNGEN ................................. 590 26.2 AKKUMULATION UND DIFFERENZ ......................... 591 26.3 MERKMAL: BEWEGUNG .............................. 593 26.4 DIFFERENTIELLE ERRNITTELUNG VON VERSCHIEBUNGSVEKTOREN ............ 596 26.5 BLOCKMATCHING ................................. 598 27 MERKMALE AUS UMGEBUNGEN: TEXTUREN 604 27.1 ANWENDUNGEN ................................. 604 27.2 GRUNDLAGEN ZU TEXTURMERKMALEN ....................... 604 27.3 STREUUNG (VARIANZ) .............................. 606 27.4 GRADIENT .................................... 606 27.5 KANTENDICHTE .................................. 608 27.6 AUTOKORRELATION ................................ 611 27.7 ABSCHLUSSBEMERKUNG ZU DEN EINFACHEN TEXTURMAKN ............ 611 XIV INHALTSVERZEICHNIS 28 GAUS UND LAPLACE-PYRAMIDEN 614 28.1 ANWENDUNGEN ................................. 614 28.2 BEGRIFFE AUS DER SIGNALTHEORIE ......................... 615 28.3 MOTIVATION FUER GAUSS- UND LAPLACE-PYRAMIDEN ............... 616 28.4 DER REDUCEOPERATOR ............................ 617 28.5 DER EXPAND-OPERATOR ............................ 618 28.6 REKONSTRUKTION DES ORIGINALBILDES ...................... 622 28.7 IMPLEMENTIERUNG DES REDUCE-OPERATORS .................. 625 28.8 IMPLEMENTIERUNG DES EXPAND-OPERATORS .................. 628 28.9 FREQUENZVERHALTEN UND WAHL DES FREIEN PARAMETERS A ............ 631 28.10 ANWENDUNGSBEISPIELE ZU DEN LAPLACE-PYRAMIDEN .............. 635 28.10.1 VERWENDUNG EINZELNER SCHICHTEN ................... 635 28.10.2 MOSAICING ............................... 635 28.10.3 MULTIFOKUS ............................... 638 28.10.4 GLAETTURIGSOPERATIONEN IN LAPLACE-PYRAMIDEN ............ 641 28.10.5 TEXTUREN UND SEGMENTIERUNG ..................... 641 29 SCALE SPACE FILTERING 29.1 ANWENDUNGEN ................................ . 29.2 GRUNDLAGEN: FRAKTALE GEOMETRIE ...................... . 29.3 IMPLEMENTIERUNG DES SCALE SPACE FILTERING ................ . 29.3.1 ERMITTLUNG DER GROEI3E DER GRUNDTEXTUR .............. . 29.3.2 ERMITTLUNG DER GAUFLFILTERKERNE .................. . 29.3.3 BERECHNUNG DER OBERFLAECHEN DER GRAUWERTFUNKTION ........ . 29.3.4 BERECHNUNG DES SKALENPARAMETERS ................. . 29.3.5 BEISPIELE UND ERGEBNISSE ...................... . 30 BAUMSTRUKTUREN 673 30.1 ANWENDUNGEN ................................. 673 30.2 AUFBAU VON BAUMSTRUKTUREN ......................... 673 30.3 REGIONENORIENTIERTE BILDSEGMENTIERUNG MIT QUAD TREES ........... 679 31 SEGMENTIERUNG UND NUMERISCHE KLASSIFIKATION 688 31.1 GRUNDLEGENDE PROBLEMSTELLUNG ........................ 688 31.2 KLASSIFIZIERUNGSSTRATEGIEN ........................... 692 31.3 KLASSIFIZIERUNGSSTRATEGIEN ........................... 694 31.4 UEBERWACHTES UND UNUEBERWACHTES LERNEN ................... 698 31.5 DER MINIMUM-DISTANCEKLASSIFIKATOR ..................... 698 31.6 MAXIMUM-LIKELIHOOD-KLASSIFIKATOR ...................... 706 31.7 DER QUADER-KLASSIFIKATOR ........................... 711 31.8 BEURTEILUNG DER ERGEBNISSE .......................... 714 31.9 ERGAENZUNGEN .................................. 715 INHALTSVERZEICHNIS XV 32 KLASSIFIZIERUNG MIT NEURONALEN NETZEN 716 32.1 GRUNDLAGEN: KUENSTLICHE NEURONALE NETZE ................... 716 32.1.1 PRINZIPIELLER AUFBAU .......................... 716 32.1.2 ADALINE UND MADALINE ......................... 717 32.1.3 DAS PERCEPTRON ............................ 722 32.1.4 BACKPROPAGATION ............................ 72 4 32.2 NEURONALE NETZE ALS KLASSIFIKATOREN ..................... 727 32.2.1 VERARBEITUNG VON BINAERBILDERN .................... 728 32.2.2 VERARBEITUNG VON MEHRKANALIGEN BILDERN .............. 734 33 SEGMENTIERUNG MIT FUZZY LOGIC 741 33.1 ANWENDUNGEN ................................. 741 33.2 GRUNDLAGEN: FUZZY LOGIC ........................... 741 33.2.1 EINFUEHRENDE BEISPIELE ......................... 741 33.2.2 DEFINITIONEN UND ERLAEUTERUNGEN ................... 743 33.3 FUZZY KLASSIFIKATOR ............................... 750 34 RUN-LENGTH-CODING 756 34.1 ANWENDUNGEN ................................. 756 34.2 RUN-LENGTH-CODIERUNG ............................ 757 34.2.1 PRINZIPIELLE PROBLEMSTELLIING UND IMPLEMENTLIERI~NG ......... 757 34.2.2 VEREINZELUNG VON SEGMENTEN ..................... 760 35 EINFACHE SEGMENTBESCHREIBENDE PARAMETER 764 35.1 ANWENDUNGEN ................................. 764 35.2 FLAECHENINHALT ................................. 765 35.3 FLAECHENSCHWERPUNKT .............................. 765 35.4 UMFANG ..................................... 767 35.5 KOMPAKTHEIT .................................. 767 35.6 ORIENTIERUNG .................................. 767 35.7 FOURIER-RANSFORMATION DER RANDPUNKTE ................... 769 35.8 CHAIN-CODIERUNG ................................ 770 35.9 MOMENTE .................................... 772 35.10 EULER SCHE CHARAKTERISTIK ........................... 778 35.11 AUSWAHL MIT MORPHOLOGISCHEN OPERATIONEN ................. 779 35.12 SEGMENTBESCHREIBUNG MIT FUZZY LOGIC .................... 780 36 DAS STRAHLENVERFAHREN 781 36.1 ANWENDUNGEN ................................. 781 36.2 PRINZIPIELLER ABLAUF DES STRAHLENVERFAHRENS ................. 782 36.3 AUFBAU DES MERKMALSVEKTORS FUER EIN SEGMENT ................ 783 36.4 KLASSIFIZIERUNGS- / PRODUKTIONSPHASE ..................... 788 36.5 STRAHLENVERFAHREN: EIN BEISPIEL ........................ 788 XVI IAJHALTSVERZEICHNIS 37 NEURONALE NETZE UND SEGRNENTBESCHREIBUNG 792 37.1 ANWENDUNGEN ................................. 792 37.2 PRINZIPIELLER ABLAUF .............................. 792 37.3 TRAININGSDATEN UND TRAINING ......................... 794 37.4 DIE PRODUKTIONS- (RECALL-) PHASE ....................... 795 37.5 EIN BEISPIEL: UNTERSCHEIDUNG VON SCHRAUBEN ................ 795 38 KALMAN-FILTER 799 38.1 GRUNDIDEE ................................... 799 38.2 ANWENDUNGEN ................................. 800 38.2.1 TRACKING ................................ 800 38.2.2 3D-REKONSTRUKTION AUS BILDFOLGEN .................. 80 5 38.2.3 BILDDATENCODIERUNG .......................... 806 38.3 THEORIE DES DISKRETEN KALMAN-FILTERS .................... 808 38.3.1 DAS SYSTEM .............................. 808 38.3.2 DIE MESSUNG .............................. 808 38.3.3 DIE SCHAETZFEHLER-GLEICHUNGEN ..................... 808 38.3.4 OPTIMALES SCHAETZFILTER VON KALMAN ................. 809 38.3.5 GLEICHUNGEN DES KALMAN-FILTERS ................... 810 38.3.6 DAS ERWEITERTE KALMAN-FILTER (EKF) ................. 812 38.4 KONKRETE BEISPIELE ............................... 813 38.4.1 SCHAETZUNG EINER VERRAUSCHTEN KONSTANTE ............... 814 38.4.2 SCHAETZUNG EINER WURFPARABEL ..................... 817 38.4.3 BILDBASIERTE NAVIGATION ........................ 820 39 ZUSAMMENFASSEN VON SEGMENTEN ZU OBJEKTEN 828 39.1 BESTANDSAUFNAHME UND ANWENDUNGEN .................... 828 39.2 EINFACHE. HEURISTISCHE VORGEHENSWEISE .................... 831 ............................ . 39.3 STRUKTURELLE VERFAHREN 833 39.3.1 DIE MUSTERERKENNUNGSKOMPONENTE .................. 835 39.3.2 DIE STATISCHE UND DYNAMISCHE WISSENSBASIS ............. 836 39.3.3 DIE REAKTIONSKOMPONENTE ....................... 837 39.3.4 DIE VERWALTUNGSKOMPONENTE ..................... 837 39.3.5 DIE INTERAKTIONSKOMPONENTE ..................... 837 39.3.6 DIE DOKUMENTATIONSKOMPONENTE ................... 838 39.3.7 EIN BEISPIEL .............................. 838 39.4 BILDVERARBEITUNGSSYSTEMEIM EINSATZ ..................... 840 LITERATUR ZU TEIL I1 SACHVERZEICHNIS
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