Bildvorverarbeitung_Morphologische Operationen

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
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Bildvorverarbeitung
‐ Morphologische Operationen ‐
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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).
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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
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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
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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).
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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.
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Morphologische Operationen
 Das
Strukturelement
enthält
keine
Gewichtungen sondern legt lediglich die
teilnehmenden Pixel und das Zentralpixel
fest.
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Morphologische Operationen
 Das
Strukturelement
enthält
keine
Gewichtungen sondern legt lediglich die
teilnehmenden Pixel und das Zentralpixel
fest.
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Morphologische Operationen
 Die grundlegenden Operationen sind die
 Erosion: Abtragung von Pixeln
 Dilatation: Ausdehnung / Hinzufügen
von Pixeln
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Morphologische Operationen
 Beispiel:
 Die Erosion beseitigt bei „ausge‐
fransten“ Objekten „überstehende“
Pixel.
 Die Dilatation schließt Buchten oder
Löcher.
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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.
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Erosion
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Erosion
Ausgangsbild (binär)
1. Erosion
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2. Erosion
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Dilatation
 Wenn
mindestens
ein
Pixel
des
Strukturelements auf dem Objekt liegt,
dann erhält das aktuelle Pixel den Wert des
Objekts (z.B. = 1).
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Dilatation
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Dilatation
Ausgangsbild (binär)
1. Dilatation
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2. Dilatation
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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!
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Morphologische Operationen
 Durch das Hintereinander Ausführen von
Erosion und Dilatation sind zwei weitere
morphologische Grundfunktionen definiert,
nämlich das
 Opening
 Closing
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Opening
 Erosion gefolgt von einer Dilation
 Anwendung: Abtragung ausgefranster
Objektränder und Elimination kleiner
Objekte
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Closing
 Dilatation gefolgt von einer Erosion
 Anwendung: Schließen von Lücken
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Opening / Closing
Ausgangsbild (binär)
Opening (Erosion + Dilatation)
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Closing (Dilatation + Erosion)
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