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Basisinformationstechnologie II – Sommersemester 2016 – 13. Juni 2016
Dr. Jan G. Wieners
Algorithmen der Bildverarbeitung
Filter
 Zwei Herausforderungen um OCR und
Merkmalsextraktion
 Vorverarbeitung: Verbesserung des Quellmaterials
 Punktoperationen
 Binarisierung
 Histogrammausgleich
 Filter
 Medianfilter
 Geometrische Operationen
Themenüberblick
Filter
Filter: Betrachtung / Veränderung eines Pixels in
Abhängigkeit seiner Nachbarpixel
Achtung: Weil Originalpixel für das Ergebnis der Filterung
relevant (und unabdingbar) ist: Nutzung eines Zwischenbildes
als Ausgabe- oder Eingabepuffer.
Filter
 Lineare Filter (LSI-Filter, linear shift-invariant filters):
Jedes Pixel im Verarbeitungsfenster wird mit einem
vordefinierten Wert aus einer Faltungs- bzw.
Filtermatrix multipliziert.
 Nichtlineare Filter: U.a. heuristische Ansätze
Heuristik (vgl. Prechtl / Burkard): „Lehre bzw. Theorie der Verfahren zum Finden von Neuem und Problemlösen.“
Filter
 Berechnet einfachen arithmetischen Mittelwert der
Pixelwerte in der Nachbarschaft unter der Filtermaske
 Faltungsmatrix 𝑀 =
1
9
1 1 1
1 1 1
1 1 1
 Pro / Contra:
 Rauschen reduziert
 Glättung / „Blurring“
 Kanten verwischen
Einfacher Mittelwertfilter
Quelle: Handels 2009: Medizinische Bildverarbeitung.
Einfacher Mittelwertfilter: 3x3 Pixel „Hotspot“
Einfacher Mittelwertfilter – so schaut‘s aus
𝑀 =
1
16
1 2 1
2 4 2
1 2 1
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.
Beispiel Nichtlinearer Filter: Medianfilter
Bildnachweis: http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Medianfilterp.png&filetimestamp=20070810172335
Bildnachweis: http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Cydonia_medianrp.jpg&filetimestamp=20050313005105
Übung Medianfilter
?
?
?
101, 29, 29, 98, 15, 30, 10, 10, 155
10,10,15,29,29,30,98,101,155
 29
15
17
/
 https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Universitat_
zu_Koln_Hauptgebaude_ost.jpg
 http://causeitsallaboutthepayno.tumblr.com/post/131
746453874/im-currently-listening-to-adeles-new
 www.giphy.com
Bildnachweise

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Hinweis der Redaktion

  1. Der Mittelwert-Filter ersetzt jedes Pixel durch den Mittelwert seiner Umgebungspixel. Dabei wird jedes Umgebungspixel gleich gewichtet. Dies hat zur Folge, dass der Mittelwert-Filter nicht nur Rauschen glättet, sondern auch Kanten im Bild verwischt. Er berechnet als neuen Pixelwert das arithmetische Mittel der Umgebungspixel.
  2. Faltungsmatrix Gaußscher Filter
  3. Was tun bei Bildrauschen?
  4. Kantendetektion