Digitale Bildverarbeitung: eine algorithmische Einführung mit Java
Gespeichert in:
| Hauptverfasser: | , |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Berlin [u.a.]
Springer
2015
|
| Ausgabe: | 3., vollst. überarb. und erw. Aufl. |
| Schriftenreihe: | X.media.press
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XXIII, 801 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 9783642046032 3642046037 |
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Datensatz im Suchindex
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INHALTSVERZEICHNIS
1 DIGITALE BILDER 1
1.1 PROGRAMMIEREN MIT BILDERN 2
1.2 BILDANALYSE UND .INTELLIGENTE" VERFAHREN 3
1.3 ARTEN VON DIGITALEN BILDERN 4
1.4 BILDAUFNAHME 4
1.4.1 DAS MODELL DER LOCHKAMERA 4
1.4.2 DIE *DUENNE" LINSE 7
1.4.3 UBERGANG ZUM DIGITALBILD 8
1.4.4 BILDGROESSE UND AUFLOESUNG 9
1.4.5 BILDKOORDINATEN 10
1.4.6 PIXELWERTE 10
1.5 DATEIFORMATE FUER BILDER 13
1.5.1 RASTER- VS. VEKTORDATEN 14
1.5.2 TAGGED IMAGE FILE FORMAT (TIFF) 14
1.5.3 GRAPHICS INTERCHANGE FORMAT (GIF) 15
1.5.4 PORTABLE NETWORK GRAPHICS (PNG) 16
1.5.5 JPEG 16
1.5.6 WINDOWS BITMAP (BMP) 20
1.5.7 PORTABLE BITMAP FORMAT (PBM) 20
1.5.8 WEITERE DATEIFORMATE 20
1.5.9 BITS UND BYTES 21
1.6 AUFGABEN 23
2 IMAGEJ 25
2.1 SOFTWARE FUER DIGITALE BILDER 26
2.1.1 SOFTWARE ZUR BILDBEARBEITUNG 26
2.1.2 SOFTWARE ZUR BILDVERARBEITUNG 26
2.2 EIGENSCHAFTEN VON IMAGEJ 26
2.2.1 FEATURES 28
HTTP://D-NB.INFO/996064249
2.2.2 INTERAKTIVE WERKZEUGE 28
2.2.3 IMAGEJ-PLUGINS 29
2.2.4 BEISPIEL-PLUGIN: .INVERTER" 30
2.2.5 PLUGIN MY_INVERTER_A 31
2.2.6 PLUGIN MY_INVERTER_B 33
2.2.7 PLUGIN ODER PLUGLNFILTER? 33
2.2.8 AUSFUEHREN VON IMAGEJ . COMMANDS" 35
2.3 WEITERE INFORMATIONEN ZU IMAGEJ UND JAVA 37
2.3.1 RESSOURCEN FUER IMAGEJ 38
2.3.2 PROGRAMMIEREN MIT JAVA 38
2.4 AUFGABEN 38
3 HISTOGRAMME 41
3.1 WAS IST EIN HISTOGRAMM? 42
3.2 WAS IST AUS HISTOGRAMMEN ABZULESEN? 43
3.2.1 EIGENSCHAFTEN DER BILDAUFNAHME 44
3.2.2 BILDFEHLER 46
3.3 BERECHNUNG VON HISTOGRAMMEN 47
3.4 HISTOGRAMME FUER BILDER MIT MEHR ALS 8 BIT 50
3.4.1 BINNING 50
3.4.2 BEISPIEL 50
3.4.3 IMPLEMENTIERUNG 51
3.5 HISTOGRAMME VON FARBBILDERN 52
3.5.1 LUMINANZHISTOGRAMM 52
3.5.2 HISTOGRAMME DER FARBKOMPONENTEN 52
3.5.3 KOMBINIERTE FARBHISTOGRAMME 52
3.6 DAS KUMULATIVE HISTOGRAMM 54
3.7 STATISTISCHE INFORMATIONEN AUS DEM HISTOGRAMM 54
3.7.1 MITTELWERT UND VARIANZ 55
3.7.2 MEDIAN 56
3.8 AUFGABEN 57
4 PUNKTOPERATIONEN 59
4.1 AENDERUNG DER BILDINTENSITAET 60
4.1.1 KONTRAST UND HELLIGKEIT 60
4.1.2 BESCHRAENKUNG DER ERGEBNISWERTE (CLAMPING) 60
4.1.3 INVERTIEREN VON BILDERN 61
4.1.4 SCHWELLWERTOPERATION (THRESHOLDING) 61
4.2 PUNKTOPERATIONEN UND HISTOGRAMME 62
4.3 AUTOMATISCHE KONTRASTANPASSUNG 63
4.4 MODIFIZIERTE AUTO-KONTRAST-FUNKTION 64
4.5 LINEARER HISTOGRAMMAUSGLEICH 66
4.6 HISTOGRAMMANPASSUNG 69
4.6.1 HAEUFIGKEITEN UND WAHRSCHEINLICHKEITEN 69
4.6.2 PRINZIP DER HISTOGRAMMANPASSUNG 71
4.6.3 STUECKWEISE LINEARE REFERENZVERTEILUNG 71
4.6.4 ANPASSUNG AN EIN SPEZIFISCHES HISTOGAMM 73
4.6.5 BEISPIEL 1: STUECKWEISE LINEARE VERTEILUNGSFUNKTION. 75
4.6.6 BEISPIEL 2: GAUSSFOERMIGES REFERENZHISTOGRAMM . 77
4.6.7 BEISPIEL 3: HISTOGRAMMANPASSUNG AN EIN ZWEITES
BILD 77
4.7 GAMMAKORREKTUR 78
4.7.1 WARUM GAMMA? 79
4.7.2 MATHEMATISCHE DEFINITION 80
4.7.3 REALE GAMMAWERTE 80
4.7.4 ANWENDUNG DER GAMMAKORREKTUR 82
4.7.5 IMPLEMENTIERUNG 83
4.7.6 MODIFIZIERTE GAMMAKORREKTUR 83
4.8 PUNKTOPERATIONEN IN IMAGEJ 86
4.8.1 PUNKTOPERATIONEN MIT LOOKUP-TABELLEN 86
4.8.2 ARITHMETISCHE STANDARDOPERATIONEN 87
4.8.3 PUNKTOPERATIONEN MIT MEHREREN BILDERN 87
4.8.4 IMAGEJ-PLUGINS FUER MEHRERE BILDER 89
4.9 AUFGABEN 92
5 FILTER 93
5.1 WAS IST EIN FILTER? 93
5.2 LINEARE FILTER 95
5.2.1 DIE FILTERMATRIX 95
5.2.2 ANWENDUNG DES FILTERS 96
5.2.3 BERECHNUNG DER FILTEROPERATION 97
5.2.4 BEISPIELE FUER FILTER-PLUGINS 98
5.2.5 GANZZAHLIGE KOEFFIZIENTEN 99
5.2.6 FILTER BELIEBIGER GROESSE 101
5.2.7 ARTEN VON LINEAREN FILTERN 102
5.3 FORMALE EIGENSCHAFTEN LINEARER FILTER 105
5.3.1 LINEARE FALTUNG 105
5.3.2 EIGENSCHAFTEN DER LINEAREN FALTUNG 106
5.3.3 SEPARIERBARKEIT VON FILTERN 108
5.3.4 IMPULSANTWORT EINES LINEAREN FILTERS 110
5.4 NICHTLINEARE FILTER 111
5.4.1 MINIMUM- UND MAXIMUM-FILTER 112
5.4.2 MEDIANFILTER 113
5.4.3 GEWICHTETES MEDIANFILTER 114
5.4.4 ANDERE NICHTLINEARE FILTER 117
5.5 IMPLEMENTIERUNG VON FILTERN 118
5.5.1 EFFIZIENZ VON FILTERPROGRAMMEN 118
5.5.2 BEHANDLUNG DER BILDRAENDER 118
5.5.3 DEBUGGING VON FILTERPROGRAMMEN 119
5.6 FILTEROPERATIONEN IN IMAGEJ 120
5.6.1 LINEARE FILTER 121
5.6.2 GAUSSFILTER 121
5.6.3 NICHTLINEARE FILTER 122
5.7 AUFGABEN 122
6 KANTEN UND KONTUREN 125
6.1 WIE ENTSTEHT EINE KANTE? 125
6.2 GRADIENTEN-BASIERTE KANTENDETEKTION 126
6.2.1 PARTIELLE ABLEITUNG UND GRADIENT 127
6.2.2 ABLEITUNGSFILTER 127
6.3 EINFACHE KANTENOPERATOREN 129
6.3.1 PREWITT- UND SOBEL-OPERATOR 129
6.3.2 ROBERTS-OPERATOR 131
6.3.3 KOMPASS-OPERATOREN 131
6.3.4 KANTENOPERATOREN IN IMAGEJ 134
6.4 WEITERE KANTENOPERATOREN 135
6.4.1 KANTENDETEKTION MIT ZWEITEN ABLEITUNGEN 135
6.4.2 KANTEN AUF VERSCHIEDENEN SKALENEBENEN 135
6.4.3 VON KANTEN ZU KONTUREN 136
6.5 DER CANNY-KANTENOPERATOR 137
6.5.1 VORVERARBEITUNG 138
6.5.2 LOKALISIERUNG DER KANTEN 140
6.5.3 KANTENVERFOLGUNG MIT HYSTERESE-SCHWELHVERT 141
6.5.4 WEITERE INFORMATIONEN ZUM CANNY-OPERATOR 143
6.5.5 IMPLEMENTIERUNG 145
6.6 KANTENSCHAERFUNG 145
6.6.1 KANTENSCHAERFUNG MIT DEM LAPLACE-FILTER 145
6.6.2 UNSCHARFE MASKIERUNG (UNSHARP MASKING) 149
6.7 AUFGABEN 152
7 AUFFINDEN VON ECKPUNKTEN 155
7.1 *POINTS OF INTEREST" 155
7.2 HARRIS-DETEKTOR 156
7.2.1 LOKALE STRUKTURMATRIX 156
7.2.2 CORNER RESPONSE FUNCTION (CRF) 157
7.2.3 BESTIMMUNG DER ECKPUNKTE 158
7.2.4 BEISPIELE 158
7.3 IMPLEMENTIERUNG 158
7.3.1 SCHRITT 1 - BERECHNUNG DER CORNER RESPONSE
FUNCTION
160
7.3.2 SCHRITT 2 - BESTIMMUNG DER ECKPUNKTE 164
7.3.3 SCHRITT 3: AUFRAEUMEN 166
7.3.4 ZUSAMMENFASSUNG 167
7.4 AUFGABEN 168
8 DETEKTION EINFACHER KURVEN 169
8.1 AUFFAELLIGE STRUKTUREN 169
8.2 HOUGH-TRANSFORMATION 170
8.2.1 PARAMETERRAUM 171
8.2.2 AKKUMULATOR 173
8.2.3 EINE BESSERE GERADENPARAMETRISIERUNG 173
8.3 HOUGH-ALGORITHMUS 175
8.3.1 AUSWEITUNG DES AKKUMULATORS 176
8.3.2 ERWEITERUNGEN DER HOUGH-TRANSFORMATION 180
8.3.3 SCHNITTPUNKTE VON GERADEN 182
8.4 IMPLEMENTIERUNG 184
8.5 HOUGH-TRANSFORMATION FUER KONISCHE KURVEN 186
8.5.1 KREISE UND KREISBOEGEN 186
8.5.2 ELLIPSEN 188
8.6 AUFGABEN 189
9 MORPHOLOGISCHE FILTER 191
9.1 SCHRUMPFEN UND WACHSEN LASSEN 192
9.1.1 NACHBARSCHAFT VON BILDELEMENTEN 193
9.2 MORPHOLOGISCHE GRUNDOPERATIONEN 193
9.2.1 DAS STRUKTURELEMENT 194
9.2.2 PUNKTRAENPEN 194
9.2.3 DILATION 195
9.2.4 EROSION 196
9.2.5 FORMALE EIGENSCHAFTEN VON DILATION UND EROSION . 197
9.2.6 DESIGN MORPHOLOGISCHER FILTER 198
9.2.7 ANWENDUNGSBEISPIEL: OUTLINE 202
9.3 ZUSAMMENGESETZTE MORPHOLOGISCHE OPERATIONEN 203
9.3.1 OPENING 203
9.3.2 GLOSING 204
9.3.3 EIGENSCHAFTEN VON OPENING UND CLOSING 204
9.4 VERDUENNUNG - THINNING 205
9.4.1 THINNING-ALGORITHMUS VON ZHANG UND SUEN 206
9.4.2 SCHNELLER ALGORITHMUS (FAST THINNING) 209
9.4.3 IMPLEMENTIERUNG 209
9.4.4 MORPHOLOGISCHE OPERATIONEN IN IMAGEJ 213
9.5 MORPHOLOGISCHE FILTER FUER GRAUWERTBILDER 215
9.5.1 STRUKTURELEMENTE 215
9.5.2 DILATION UND EROSION 216
9.5.3 OPENING UND CLOSING 216
9.5.4 IMPLEMENTIERUNG 217
9.6 AUFGABEN 219
10 REGIONEN IN BINAERBILDERN 223
10.1 AUFFINDEN VON BILDREGIONEN 224
10.1.1 REGIONENMARKIERUNG DURCH FLOOD, FILLING 224
10.1.2 SEQUENTIELLE REGIONENMARKIERUNG 228
10.1.3 REGIONENMARKIERUNG - ZUSAMMENFASSUNG 233
10.2 KONTUREN VON REGIONEN 234
10.2.1 AEUSSERE UND INNERE KONTUREN 235
10.2.2 KOMBINIERTE REGIONENMARKIERUNG UND
KONTURFINDUNG 236
10.3 REPRAESENTATION EINZELNER BILDREGIONEN 240
10.3.1 MATRIX-REPRAESENTATION 240
10.3.2 LAUFLAENGENKODIERUNG 242
10.3.3 CHAIN CODES 243
10.4 EIGENSCHAFTEN BINAERER BILDREGIONEN 246
10.4.1 FORMMERKMALE (FEATURES) 246
10.4.2 GEOMETRISCHE EIGENSCHAFTEN 247
10.4.3 STATISTISCHE FORMEIGENSCHAFTEN 250
10.4.4 MOMENTENBASIERTE GEOMETRISCHE MERKMALE 253
10.4.5 PROJEKTIONEN 259
10.4.6 TOPOLOGISCHE MERKMALE 260
10.5 IMPLEMENTIERUNG 261
10.6 AUFGABEN 262
AUTOMATISCHE SCHWELLWERTOPERATIONEN 267
11.1 GLOBALE, HISTOGRAMMBASIERTE SCHWELLWERTOPERATIONEN . 268
11.1.1 EINFACHE VERFAHREN ZUR BESTIMMUNG DES
SCHWELLWERTS 271
11.1.2 ITERATIVE SCHWELLWERTBESTIMMUNG (ISODATA-
ALGORITHMUS) 273
11.1.3 METHODE VON OTSU 274
11.1.4 MAXIMALE-ENTROPIE-METHODE 279
11.1.5 MINIMUM-ERROR-METHODE 283
11.2 LOKALE, ADAPTIVE SCHWELLWERTBESTIMMUNG 291
11.2.1 METHODE VON BERNSEN 291
11.2.2 ADAPTIVE SCHWELLWERTMETHODE VON NIBLACK 295
11.3 JAVA-IMPLEMENTIERUNG 304
11.3.1 GLOBALE SCHWELLWERTOBERATIONEN 304
11.3.2 ADAPTIVE SCHWELLWERTOBERATIONEN 304
11.4 ZUSAMMENFASSUNG UND WEITERE QUELLEN 307
11.5 AUFGABEN 308
FARBBILDER 309
12.1 RGB-FARBBILDER 309
12.1.1 AUFBAU VON FARBBILDERN 311
12.1.2 FARBBILDER IN IMAGEJ 314
12.2 FARBRAEUME UND FARBKONVERSION 322
12.2.1 UMWANDLUNG IN GRAUWERTBILDER 323
12.2.2 HSV/HSB- UND HLS-FARBRAUM 325
12.2.3 TV-KOMPONENTENFARBRAEUME: YUV. YIQ UND
YC
6
C
R
337
12.2.4 FARBRAEUME FUER DEN DRUCK: CMY UND CMYK . 340
12.3 STATISTIKEN VON FARBBILDERN 345
12.3.1 WIE VIELE FARBEN ENTHAELT EIN BILD UEBERHAUPT? . 34-5
12.3.2 HISTOGRAMME 346
12.4 AUFGABEN 347
13 FARBQUANTISIERUNG 351
13.1 SKALARE FARBQUANTISIERUNG 352
13.2 VEKTORQUANTISIERUNG 353
13.2.1 POPULOSITY-ALGORITHMUS 354
13.2.2 MEDIAN-CUT-ALGORITMUS 354
13.2.3 OCTREE-ALGORITHMUS 355
13.2.4 WEITERE METHODEN ZUR VEKTORQUANTISIERUNG 359
13.2.5 IMPLEMENTIERUNG 360
13.3 AUFGABEN 362
14 COLORIMETRISCHE FARBRAEUME 363
14.1 CIE-FARBRAEUME 363
14.1.1 DER CIEXYZ-FARBRAUM 364
14.1.2 ZY-CHROMAZITAETSDIAGRAMM 364
14.1.3 NORMBELEUCHTUNG 367
14.1.4 GAMUT 367
14.1.5 VARIANTEN DES CIE-FARBRAUMS 368
14.1.6 CIELAB 369
14.1.7 CIELUV 370
14.1.8 BERECHNUNG VON FARBDIFFERENZEN 373
14.2 STANDARD-RGB (SRGB) 373
14.2.1 LINEARE VS. NICHTLINEARE FARBWERTE 374
14.2.2 TRANSFORMATION CIEXYZ * SRGB 375
14.2.3 TRANSFORMATION SRGB * CIEXYZ 375
14.2.4 RECHNEN MIT SRGB-WERTEN 376
14.3 ADOBE RGB-FARBRAUM 377
14.4 CHROMATISCHE ADAPTIERUNG 378
14.4.1 XYZ-SKALIERUNG 379
14.4.2 BRADFORD-ADAPTIERUNG 379
14.5 COLORIMETRISCHE FARBRAEUME IN JAVA 380
14.5.1 PROFILE CONNECTION SPACE (PCS) 381
14.5.2 RELEVANTE JAVA-KLASSEN 384
14.5.3 IMPLEMENTIERUNG DES CIELAB-FARBRAUMS
(BEISPIEL) 385
14.5.4 ICC-PROFILE 386
14.6 AUFGABEN 389
15 FILTER FUER FARBBILDER 391
15.1 LINEARE FILTER 391
15.1.1 MONOCHROMATISCHE ANWENDUNG LINEARER FILTER . 392
15.1.2 EINFLUSS DES VERWENDETEN FARBRAUMS 395
15.1.3 LINEARE FILTEROPERATIONEN BEI ZYKLISCHEN
KOMPONENTEN 399
15.2 NICHTLINEARE FILTER FUER FARBBILDER 403
15.2.1 SKALARES MEDIANFILTER 403
15.2.2 VEKTOR-MEDIANFILTER 404
15.2.3 SCHAERFENDES VEKTOR-MEDIANFILTER 408
15.3 JAVA-IMPLEMENTATION 412
15.4 WEITERFUEHRENDE LITERATUR 415
15.5 AUFGABEN 416
16 KANTEN IN FARBBILDERN 417
16.1 MONOCHROMATISCHE METHODEN 418
16.2 KANTEN AUS VEKTORWERTIGEN BILDDATEN 423
16.2.1 MEHRDIMENSIONALE GRADIENTEN 424
16.2.2 DIE JACOBI-MATRIX 424
16.2.3 QUADRATISCHER LOKALER KONTRAST 425
16.2.4 STAERKE VON FARBKANTEN 426
16.2.5 ORIENTIERUNG VON FARBKANTEN 428
16.2.6 GRAUWERTGRADIENT ALS SPEZIALFALL 431
16.3 GANNY-OPERATOR FUER FARBBILDER 433
16.4 ANDERE FARBKANTENOPERATOREN 437
16.5 JAVA-IMPLEMENTIERUNG 438
17 KANTENERHALTENDE GLAETTUNGSFILTER 441
17.1 KUWAHARA-FILTER 442
17.1.1 ANWENDUNG AUF FARBBILDER 446
17.2 BILATERALES FILTER 449
17.2.1 DOMAIN-FILTER 450
17.2.2 RANGE-FILTER 450
17.2.3 BILATERALES FILTER (ALLGEMEIN) 451
17.2.4 BILATERALES FILTER MIT GAUSSFOERMIGEN KERNEN 452
17.2.5 ANWENDUNG AUF FARBBILDER 453
17.2.6 EFFIZIENTE IMPLEMENTIERUNG DURCH A;/Y-SEPARIERUNG 459
17.2.7 WEITERE INFORMATIONEN 462
17.3 ANISOTROPE DIFFUSIONSFILTER 463
17.3.1 HOMOGENE DIFFUSION UND WAERMELEITUNGSGLEICHUNG 465
17.3.2 DAS PERONA-MALIK-FILTER 467
17.3.3 PERONA-MALIK-FILTER FUER FARBBILDER 470
17.4 IMPLEMENTIERUNG 475
17.5 AUFGABEN 476
18 EINFUEHRUNG IN SPEKTRALTECHNIKEN 479
18.1 FOURIERTRANSFORMATION 480
18.1.1 SINUS- UND KOSINUSFUNKTIONEN 480
18.1.2 FOURIERREIHEN ZUR DARSTELLUNG PERIODISCHER
FUNKTIONEN 483
18.1.3 FOURIERINTEGRAL 484
18.1.4 FOURIERSPEKTRUM UND -TRANSFORMATION 485
18.1.5 FOURIER-TRANSFORMATIONSPAARE 486
18.1.6 WICHTIGE EIGENSCHAFTEN DER FOURIERTRANSFORMATION 487
18.2 UEBERGANG ZU DISKRETEN SIGNALEN 491
18.2.1 ABTASTUNG 491
18.2.2 DISKRETE UND PERIODISCHE FUNKTIONEN 497
18.3 DIE DISKRETE FOURIERTRANSFORMATION (DFT) 498
18.3.1 DEFINITION DER DFT 498
18.3.2 DISKRETE BASISFUNKTIONEN 501
18.3.3 SCHON WIEDER ALIASING! 501
18.3.4 EINHEITEN IM ORTS- UND SPEKTRALRAUM 502
18.3.5 DAS LEISTUNGSSPEKTRUM 506
18.4 IMPLEMENTIERUNG DER DFT 507
18.4.1 DIREKTE IMPLEMENTIERUNG 507
18.4.2 FAST FOURIER TRANSFORM (FFT) 509
18.5 AUFGABEN 509
19 DISKRETE FOURIERTRANSFORMATION IN 2D 511
19.1 DEFINITION DER 2D-DFT 511
19.1.1 2D-BASISFUNKTIONEN 512
19.1.2 IMPLEMENTIERUNG DER ZWEIDIMENSIONALEN DFT . 512
19.2 DARSTELLUNG DER FOURIERTRANSFORMIERTEN IN 2D 513
19.2.1 WERTEBEREICH 516
19.2.2 ZENTRIERTE DARSTELLUNG 516
19.3 FREQUENZEN UND ORIENTIERUNG IN 2D 516
19.3.1 EFFEKTIVE FREQUENZ 517
19.3.2 FREQUENZLIMITS UND ALIASING IN 2D 518
19.3.3 ORIENTIERUNG 519
19.3.4 GEOMETRISCHE NORMALISIERUNG DES 2D-SPEKTRUMS. 519
19.3.5 AUSWIRKUNGEN DER PERIODIZITAET 520
19.3.6 WINDOWING 520
19.3.7 GAENGIGE FENSTERFUNKTIONEN 522
19.4 BEISPIELE FUER FOURIERTRANSFORMIERTE IN 2D 527
19.4.1 SKALIERUNG 527
19.4.2 PERIODISCHE BILDMUSTER 527
19.4.3 DREHUNG 527
19.4.4 GERICHTETE, LAENGLICHE STRUKTUREN 527
19.4.5 NATUERLICHE BILDER 527
19.4.6 DRUCKRASTER 527
19.5 ANWENDUNGEN DER DFT 531
19.5.1 LINEARE FILTEROPERATIONEN IM SPEKTRALRAUM 531
19.5.2 LINEARE FALTUNG UND KORRELATION 532
19.5.3 INVERSE FILTER 533
19.6 AUFGABEN 534
20 DISKRETE KOSINUSTRANSFORMATION (DCT) 535
20.1 EINDIMENSIONALE DCT 535
20.1.1 BASISFUNKTIONEN DER DCT 536
20.1.2 IMPLEMENTIERUNG DER EINDIMENSIONALEN DCT 536
20.2 ZWEIDIMENSIONALE DCT 538
20.2.1 BEISPIELE 539
20.2.2 SEPARIERBARKEIT 539
20.3 IMPLEMENTIERUNG 542
20.4 WEITERE SPEKTRALTRANSFORMATIONEN 543
20.5 AUFGABEN 543
21 GEOMETRISCHE BILDOPERATIONEN 545
21.1 2D-KOORDINATEN TRANSFORMATION 546
21.1.1 EINFACHE GEOMETRISCHE ABBILDUNGEN 547
21.1.2 HOMOGENE KOORDINATEN 548
21.1.3 AFFINE ABBILDUNG (DREIPUNKT-ABBILDUNG) 548
21.1.4 PROJEKTIVE ABBILDUNG (VIERPUNKT-ABBILDUNG) . 551
21.1.5 BILINEARE ABBILDUNG 556
21.1.6 WEITERE NICHTLINEARE BILDTRANSFORMATIONEN 557
21.1.7 LOKALE TRANSFORMATIONEN 559
21.2 RESAMPLING 560
21.2.1 SOURCE-TO-TARGET MAPPING 561
21.2.2 TARGET-TO-SOURCE MAPPING 562
21.3 JAVA-IMPLEMENTIERUNG 563
21.3.1 LINEARE ABBILDUNGEN 564
21.3.2 NICHT
LINEARE ABBILDUNGEN 564
21.3.3 ANWENDUNGSBEISPIELE 564
21.4 AUFGABEN 565
22 INTERPOLATION 569
22.1 EINFACHE INTERPOLATIONSVERFAHREN 569
22.1.1 .IDEALE" INTERPOLATION 570
22.2 INTERPOLATION ALS FALTUNG 574
22.3 KUBISCHE INTERPOLATION 574
22.4 SPLINE-INTERPOLATION 576
22.4.1 CATMULL-ROM-INTERPOLATION 577
22.4.2 KUBISCHE B-SPLINE-INTERPOLATION 578
22.4.3 MITCHELL-NETRAVALI-APPROXIMATION 578
22.5 LANCZOS-INTERPOLATION 579
22.6 INTERPOLATION IN 2D 582
22.6.1 NEAREST-NEIGHBOR-INTERPOLATION IN 2D 582
22.6.2 BILINEARE INTERPOLATION 583
22.6.3 BIKUBISCHE UND SPLINE-INTERPOLATION IN 2D 584
22.6.4 LANCZOS-INTERPOLATION IN 2D 586
22.6.5 BEISPIELE UND DISKUSSION 587
22.7 ALIASING 588
22.7.1 ABTASTUNG DER REKONSTRUIERTEN BILDFUNKTION 589
22.7.2 TIEFPASSFILTER 591
22.8 JAVA-IMPLEMENTIERUNG 592
22.9 AUFGABEN 594
23 BILDVERGLEICH 597
23.1 TEMPLATE MATCHING IN INTENSITAETSBILDERN 598
23.1.1 ABSTAND ZWISCHEN BILDMUSTERN 599
23.1.2 UMGANG MIT DREHUNGEN UND GROESSENAENDERUNGEN. 607
23.1.3 IMPLEMENTIERUNG 607
23.2 VERGLEICH VON BINAERBILDERN 607
23.2.1 DIREKTER VERGLEICH VON BINAERBILDERN 609
23.2.2 DIE DISTANZTRANSFORMATION 610
23.2.3 CHAMFER MATCHING 613
23.2.4 IMPLEMENTIERUNG 617
23.3 AUFGABEN 617
24 ELASTISCHER BILDVERGLEICH 619
24.1 DAS LUCAS-KANADE-VERFAHREN 619
24.1.1 REGISTRIERUNG IN 1D 620
24.1.2 ERWEITERUNG AUF MEHRDIMENSIONALE FUNKTIONEN . 621
24.2 LUCAS-KANADE-ALGORITHMUS 622
24.2.1 ZUSAMMENFASSUNG DES ALGORITHMUS 626
24.3 INVERSE-COMPOSITIONAL-ALGORITHMUS 627
24.4 PARAMETEREINSTELLUNGEN FUER VERSCHIEDENE LINEARE
TRANSFORMATIONEN 630
24.4.1 TRANSLATION 630
24.4.2 AFFINE TRANSFORMATION 633
24.4.3 PROJEKTIVE TRANSFORMATION 634
24.4.4 VERKETTUNG LINEARER TRANSFORMATIONEN 635
24.5 BEISPIEL 636
24.6 JAVA-IMPLEMENTIERUNG 637
24.6.1 ANWENDUNGSBEISPIEL 640
24.7 AUFGABEN 640
25 SKALENINVARIANTE BILDMERKMALE (SIFT) 643
25.1 MERKMALSPUNKTE AUF VERSCHIEDENEN SKALENEBENEN 644
25.1.1 DAS LAPLACE-GAUSS-FILTER (LOG) 645
25.1.2 APPROXIMATION DER LOG-FUNKTION DURCH DIE
DIFFERENZ ZWEIER GAUSSFUNKTIONEN (DOG) 648
25.1.3 DER GAUSS-SKALENRAUM 650
25.1.4 LOG/DOG-SKALENRAUM 655
25.1.5 HIERARCHISCHER SKALENRAUM 656
25.1.6 DER SKALENRAUM IM SIFT-VERFAHREN 662
25.2 LOKALISIERUNG VON MERKMALSPUNKTEN 664
25.2.1 DETEKTION VON EXTREMWERTEN IM DOG-SKALENRAUM 666
25.2.2 VERFEINERUNG DER POSITION 670
25.2.3 UNTERDRUECKUNG KANTENARTIGER BILDSTRUKTUREN 673
25.3 BERECHNUNG DER LOKALEN DESKRIPTOREN 675
25.3.1 BESTIMMUNG DER DOMINANTEN ORIENTIERUNGEN 675
25.3.2 KONSTRUKTION DES SIFT-DESCRIPTORS 680
25.4 SIFT-ALGORITHMUS - ZUSAMMENFASSUNG 688
25.5 VERGLEICH VON SIFT-MERKMALEN 698
25.5.1 BESTIMMUNG DER AEHNLICHKEIT VON MERKMALEN 698
25.5.2 BEISPIELE 699
25.6 EFFIZIENTE ZUORDNUNG VON MERKMALEN 704
25.7 SIFT-IMPLEMENTIERUNG IN JAVA 706
25.7.1 DETEKTION VON SIFT-MERKMALEN 706
25.7.2 ZUORDNUNG VON SIFT-MERKMALEN 707
25.8 AUFGABEN 708
A MATHEMATISCHE NOTATION 711
A.L SYMBOLE 711
A.2 OPERATOREN FUER MENGEN 715
A.3 KOMPLEXE ZAHLEN 716
A.4 ALGORITHMISCHE KOMPLEXITAET UND G-NOTATION 717
B ERGAENZUNGEN ZUR ALGEBRA 719
B.L VEKTOREN UND MATRIZEN 719
B.L.L SPALTEN- UND ZEILENVEKTOREN 720
B.1.2 LAENGE (NORM) EINES VEKTORS 720
B.2 MATRIX-MULTIPLIKATION 721
B.2.1 MULTIPLIKATION MIT EINEM SKALARWERT 721
B.2.2 PRODUKT ZWEIER MATRIZEN 721
B.2.3 MATRIX-VEKTOR-PRODUKT 721
B.3 VEKTOR-PRODUKTE 722
B.3.1 SKALARPRODUKT 722
B.3.2 AEUSSERES PRODUCT 723
B.3.3 KREUZPRODUKT 723
B.4 EIGENVEKTOREN UND EIGENWERTE 724
B.4.1 BERECHNUNG VON EIGENWERTEN 725
C ERGAENZUNGEN ZUR ANALYSIS 729
C.L QUADRATISCHE INTERPOLATION (1D) 729
C.L.L PARABOLISCHE FUNKTION DURCH DREI STUETZSTELLEN . 729
C.L.2 EXTREMPUNKTE DURCH QUADRATISCHE INTERPOLATION . 730
C.2 SKALAR- UND VEKTORFELDER 732
C.2.1 JACOBI-MATRIX 732
C.2.2 GRADIENT 733
C.2.3 DIVERGENZ 734
C.2.4 LAPLACE-OPERATOR 734
C.2.5 HESSE-MATRIX 735
C.3 OPERATIONEN AUF MEHRDIMENSIONALE, SKALARWERTIGE
FUNKTIONEN (SKALARE FELDER) 736
C.3.1 ABLEITUNGEN EINER DISKRETEN FUNKTION 736
C.3.2 TAYLORENTWICKLUNG VON FUNKTIONEN 737
C.3.3 BESTIMMUNG LOKALER EXTREMA VON
MEHRDIMENSIONALEN FUNKTIONEN 741
D ERGAENZUNGEN ZUR STATISTIK 747
D.L MITTELWERT. VARIANZ UND KOVARIANZ 747
D.2 KOVARIANZMATRIX 748
D.3 DIE NORMAL- ODER GAUSSVERTEILUNG 750
D.3.1 MAXIMUM-LIKELIHOOD-SCHAETZUNG 751
D.3.2 GAUSSSCHE MISCHMODELLE 752
D.3.3 ERZEUGUNG VON GAUSSVERTEILTEM RAUSCHEN 753
E GAUSSFILTER 755
E.L KASKADIERUNG VON GAUSSFILTERN 755
E.2 GAUSSFILTER UND SKALENRAUM 756
E.3 AUSWIRKUNGEN DES GAUSSFILTERS IM SPEKTRALRAUM 756
E.4 LOG/DOG-APPROXIMATION 757
F JAVA-NOTIZEN 759
F.L ARITHMETIK 759
F.L.L GANZZAHLIGE DIVISION 759
F.L.2 MODULO-OPERATOR 761
F.1.3 UNSIGNED BYTES 761
F.1.4 MATHEMATISCHE FUNKTIONEN (MATH-KLASSE) 762
F.1.5 NUMERISCHES RUNDEN 763
F.L.6 INVERSE TANGENSFUNKTION 764
F.1.7 FLOAT UND DOUBLE (KLASSEN) 764
F.2 ARRAYS IN JAVA 764
F.2.1 ARRAYS ERZEUGEN 764
F.2.2 GROESSE VON ARRAYS 765
F.2.3 ZUGRIFF AUF ARRAY-ELEMENTE 765
F.2.4 ZWEIDIMENSIONALE ARRAYS 766
F.2.5 ARRAYS VON OBJEKTEN 769
F.2.6 SORTIEREN VON ARRAYS 769
LITERATURVERZEICHNIS 771
SACHVERZEICHNIS 785 |
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