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Filter und Bildtransformationen

Dieses Modul ist Teil des CAS Industrielle Bildverarbeitung.

Filter und Bildtransformationen

1,5 ECTS
Unterrichtssprache: Englisch

Mit einer Vielzahl von unterschiedlichsten Filter-Operationen und Transformationstechniken können wichtige Merkmale extrahiert und Bilder transformiert werden. Die gleichen Techniken sind auch bei Anwendungen des maschinellen Lernens als Datenvorverarbeitungsschritte sehr nützlich. Die Fourier-Analyse ist eine oft verwendete Bildtransformation. Sie zeigt beispielsweise auf, welche Frequenzkomponenten in einem Bild oder einer Textur vorkommen und ermöglicht die Extraktion von Hoch- und Niederfrequenzkomponenten.


Modulübersicht

  • Digitale Filter
  • Bildoperationen und Bildtransformationen
  • Filtermasken, Faltungen, Entrauschen
  • Mustererkennung mittels Fourier- und Wavelet-Transformationen

Modulinhalt in Bildern


Bildvorverarbeitung
Vorverarbeitung-cas-industrielle-bildverarbeitung-ht-fhnw.jpg
Unterschiedliche Vorverarbeitungsschritte eines Röntgenbildes von Cassiopeia A: Kontrastverstärkung, Spiegelung, Drehung, Erhöhung der Helligkeit

Filterung
Faltung-cas-industrielle-bildverarbeitung-ht-fhnw.jpg

Verschiedene Filteroperationen angewandt auf das Originalbild (links oben): Tiefpass-Filterung (oben Mitte), Kantenschärfung (oben rechts), Hochpass-Filterung (unten links), vertikale Kantenerkennung (unten Mitte), horizontale Kantenerkennung (unten rechts)

Skalierung und Interpolation
Downsampling-cas-industrielle-bildverarbeitung-ht-fhnw.jpg

Hochaufgelöstes Bild eines Restes einer Super Nova (rechts) und nach Reduktion der Auflösung (links)

Fourier-Transformation
Fourier-cas-industrielle-bildverarbeitung-ht-fhnw.jpg
Einsatz der schnellen Fourier-Transformation (FFT): Originalbilder (1. Spalte), Amplitudenspektrum der FFT (2. Spalte), maskierte Frequenzkomponenten (3. Spalte), rekonstruierte Bilder (4. Spalte)

Inverse Fourier-Transformation
stix_imaging_single_scaled-cas-industrielle-bildverarbeitung-ht-fhnw.gif
24 einzeln rekonstruierte Frequenzkomponenten (links) und deren gewichtete Kombination (rechts)

Texture-Analyse
Texture-cas-industrielle-bildverarbeitung-ht-fhnw.png

Bilder von Gittern in unterschiedlicher Auflösung bringen sehr unterschiedliche Texturen zum Vorschein: das Bild rechts oben ist eine Vergrösserung des links markierten Ausschnittes

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