Digitale Bildverarbeitung (DBV) Prof. Dr.‐Ing. Heinz‐Jürgen Przybilla Labor für Photogrammetrie Email: heinz‐juergen.przybilla@hs‐bochum.de Tel. 0234‐32‐10517 Sprechstunde: Montags 13 – 14 Uhr und nach Vereinbarung HS BO – Labor für Photogrammetrie: Morphologische Operationen 1 Bildvorverarbeitung ‐ Morphologische Operationen ‐ HS BO – Labor für Photogrammetrie: Morphologische Operationen 2 Morphologische Operationen Morphologische Bildverarbeitung zielt im weitesten Sinne darauf ab die Form von Objekten zu verändern, ihre Konturen oder ihr „Skelett“ zu bestimmen („Morphologie = Lehre von der Form). HS BO – Labor für Photogrammetrie: Morphologische Operationen 3 Morphologische Operationen Beispiele: Glättung ausgefranster Objektränder Bestimmung der Umrisslinie (Kontur) zur Überleitung in eine Vektor‐ darstellung Skelettierung zur Darstellung von Straßenzügen etc. Elimination unwichtiger Objekte HS BO – Labor für Photogrammetrie: Morphologische Operationen 4 Morphologische Operationen Um Bildobjekte morphologisch bearbeiten zu können, müssen sie zunächst von ihrer Umgebung separiert werden: Segmentierung. Ein einfaches Verfahren zur Objektsegmentierung ist das Schwellwert‐ verfahren, bei dem die Objekte mittels einer Grauwertschranke vom Hintergrund getrennt werden: Binärbild HS BO – Labor für Photogrammetrie: Morphologische Operationen 5 Morphologische Operationen Bei aufwändigeren Verfahren entsteht eine Reihe von Objektgruppen (Objektklassen), die dann in abgestuften Grautönen / Farben dargestellt werden (z.B. Thematische Karten mit Darstellung verschiedener Nutzungs‐ arten). HS BO – Labor für Photogrammetrie: Morphologische Operationen 6 Morphologische Operationen Die Filterung erfolgt mit sogenannten Strukturelementen, die auf das zu segmentierende Merkmal abgestimmt sind und sukzessive über das ganze Bild verschoben werden. Das Strukturelement kann in seiner Form beliebig gestaltet sein und den zu bearbeitenden Objektformen angepasst werden. HS BO – Labor für Photogrammetrie: Morphologische Operationen 7 Morphologische Operationen Das Strukturelement enthält keine Gewichtungen sondern legt lediglich die teilnehmenden Pixel und das Zentralpixel fest. HS BO – Labor für Photogrammetrie: Morphologische Operationen 8 Morphologische Operationen Das Strukturelement enthält keine Gewichtungen sondern legt lediglich die teilnehmenden Pixel und das Zentralpixel fest. HS BO – Labor für Photogrammetrie: Morphologische Operationen 9 Morphologische Operationen Die grundlegenden Operationen sind die Erosion: Abtragung von Pixeln Dilatation: Ausdehnung / Hinzufügen von Pixeln HS BO – Labor für Photogrammetrie: Morphologische Operationen 10 Morphologische Operationen Beispiel: Die Erosion beseitigt bei „ausge‐ fransten“ Objekten „überstehende“ Pixel. Die Dilatation schließt Buchten oder Löcher. HS BO – Labor für Photogrammetrie: Morphologische Operationen 11 Erosion Liegen alle Pixel des Strukturelements auf dem Objekt, dann erhält das aktuelle Pixel den Wert des Objekts (z.B. = 1). Umgekehrt bedeutet das, dass ein aktuelles Pixel den Hintergrundwert (z.B. = 0) erhält, sobald nur ein Pixel des Strukturelements nicht auf dem Objekt liegt. HS BO – Labor für Photogrammetrie: Morphologische Operationen 12 Erosion HS BO – Labor für Photogrammetrie: Morphologische Operationen 13 Erosion Ausgangsbild (binär) 1. Erosion HS BO – Labor für Photogrammetrie: 2. Erosion Morphologische Operationen 14 Dilatation Wenn mindestens ein Pixel des Strukturelements auf dem Objekt liegt, dann erhält das aktuelle Pixel den Wert des Objekts (z.B. = 1). HS BO – Labor für Photogrammetrie: Morphologische Operationen 15 Dilatation HS BO – Labor für Photogrammetrie: Morphologische Operationen 16 Dilatation Ausgangsbild (binär) 1. Dilatation HS BO – Labor für Photogrammetrie: 2. Dilatation Morphologische Operationen 17 Morphologische Operationen In der Anwendung kommt es häufiger vor, dass die Operation „Erosion“ und „Dilatation“ in Folge verwendet werden. Erosion und Dilatation sind nicht linear, d.h. eine Dilatation ist nicht die Umkehrung einer Erosion und umgekehrt! HS BO – Labor für Photogrammetrie: Morphologische Operationen 18 Morphologische Operationen Durch das Hintereinander Ausführen von Erosion und Dilatation sind zwei weitere morphologische Grundfunktionen definiert, nämlich das Opening Closing HS BO – Labor für Photogrammetrie: Morphologische Operationen 19 Opening Erosion gefolgt von einer Dilation Anwendung: Abtragung ausgefranster Objektränder und Elimination kleiner Objekte HS BO – Labor für Photogrammetrie: Morphologische Operationen 20 Closing Dilatation gefolgt von einer Erosion Anwendung: Schließen von Lücken HS BO – Labor für Photogrammetrie: Morphologische Operationen 21 Opening / Closing Ausgangsbild (binär) Opening (Erosion + Dilatation) HS BO – Labor für Photogrammetrie: Closing (Dilatation + Erosion) Morphologische Operationen 22
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