Imaging Bildverarbeitung und Bildkommunikation Coll. Beiträge zur Graphischen Datenverarbeitung

Das Buch stellt umfassend die wissenschaftlichen Grundlagen und die Technologie des Imaging dar. Dabei werden unter Imaging die Techniken der integrierten rechnergestützten Verarbeitung, Speicherung und Kommunikation von Bilddaten verstanden. Durch seinen lehrbuchähnlichen Charakter richtet sich das Buch an Studenten höherer Fachsemester (Informatik, Wirtschaftsinformatik, Elektrotechnik, Nachrichtentechnik u.a.), aber auch an Anwender kommerzieller Applikationen von Imaging-Technologien.

1 Einführung.- 1.1 Grundlagen und Definitionen.- 1.1.1 Referenzmodelle für die Ikonische Bildverarbeitung..- 1.1.2 Was ist ein Bild?.- 1.1.3 Ein einfaches Modell diskreter Bilder.- 1.1.4 Die Bildarchitektur der SMPTE.- 1.2 Ikonische Transformationen (Bild-Bild-Transformationen)..- 1.2.1 Geometrische Operationen.- 1.2.2 Statistische Operationen.- 1.2.3 Operationen im Farbraum.- 1.2.4 Operationen im Ortsfrequenzraum.- 1.2.5 Morphologische Operationen.- 1.3 Begriffsbildung für diskrete Bilder — zum Begriff des “Bildformats„.- 1.3.1 Bildmodell.- 1.3.2 Bildsignal, analoges.- 1.3.3 Bildsignal, digitales.- 1.3.4 Bildformat.- 1.3.5 Bilddaten(-Struktur).- 1.3.6 Digitales/diskretes Bild.- 1.3.7 Geometrische Bildauflösung.- 1.3.8 Bewegtbild.- 1.3.9 Verschiedene Bildformate: Vom Bildsignal zum Bilddokument.- 1.3.10 Charakterisierung der Bildtypen (A) bis (G).- 1.3.11 Transformationen und Prozesse zur Umwandlung der Bildtypen (A) bis (G).- 1.4 Bildkommunikation.- 1.4.1 Grundlagen und Modell der Bildkommunikation.- 1.4.2 Bildkompressionsverfahren.- 1.4.3 Bildaustauschformate (Bilddateiformate).- 1.4.4 Multimediale Bildkommunikation.- 1.5 Bildverarbeitungs-orientierte Verfahren zur Bildgenerierung.- 1.5.1 Visualisierung von Satelliten-Rohdaten.- 1.5.2 Bildgenerierung mit ikonisch-photographischen Komponenten.- 2 Imaging-Software.- 2.1 Einflüsse gerätespezifischer Eigenschaften.- 2.1.1 Performance.- 2.1.2 Ortsauflösung.- 2.1.3 Farbauflösung.- 2.2 Software-Portabilität und graphische Standards.- 2.2.1 Modularisierung.- 2.2.2 Bild- und Austauschformate.- 2.2.3 Das X-Window System.- 2.2.4 X-Toolkit Intrinsics und OSF/Motif.- 2.3 User Interface Design.- 2.3.1 Entwurfskriterien.- 2.3.2 Das Objekt-Modell.- 2.3.3 User Interface Strategien.- 2.3.4 Objekt/Operation versus Operation/Objekt.- 2.3.5 Navigation in einem User Interface.- 3 Ikonische Bildverarbeitungs-Basissysteme.- 3.1 Übersicht.- 3.2 Kategorien von Applikations- und Entwicklungswerkzeugen.- 3.3 Offene Anwendungs- und Entwicklungsumgebungen.- 3.3.1 Khoros.- 3.3.2 VIEW-Station.- 3.3.3 apART.- 3.4 Vergleichende Fallstudie zu einzelnen Systemen.- 3.4.1 Hardware-Architektur.- 3.4.2 Software-Architektur.- 3.4.3 Benutzungsschnittstelle.- 3.4.4 Datenmodellierung.- 3.4.5 Bildarchivierung und -austausch.- 3.5 Aspekte der weiteren technischen Entwicklung.- 3.5.1 Einfluß des IPI-Standards.- 3.5.2 Visual Imaging-Computer-Systems.- 3.5.3 Multimediale Basis-Systeme.- 3.5.4 Telekommunikations-Endgeräte.- 4 Imaging-Hardware.- 4.1 Einführung.- 4.1.1 Hardwarekomponenten eines Bildverarbeitungssystem.- 4.2 Bildeingabe und -ausgabegeräte.- 4.2.1 Sichtgeräte.- 4.2.2 Drucker.- 4.2.3 Scanner.- 4.3 Displaysysteme.- 4.3.1 Komponenten.- 4.3.2 Rasterdisplay-Architekturen.- 4.3.3 Architekturen zur Bewegtbildanzeige.- 4.4 Speichermedien.- 4.5 Netzwerke.- 4.5.1 Übertragungsmedium.- 4.5.2 Datenübertragungsverfahren.- 4.5.3 WAN.- 4.5.4 LAN.- 5 Datenkompression für digitale Bilder.- 5.1 Grundlagen effizienter Codierung.- 5.1.1 Gedächtnislose Quellen.- 5.1.2 Markov-Quellen.- 5.1.3 Konstruktion eines Codes.- 5.1.4 Optimale Codierverfahren.- 5.1.5 Eigenschaften digitaler Bilder.- 5.2 Verlustbehaftete Verfahren.- 5.2.1 Relevanz ikonischer Informationen.- 5.2.2 Techniken zur Irrelevanzreduktion.- 5.3 Auswahlkriterien.- 5.3.1 Der Informationsverlust.- 5.3.2 Der Kompressionsfaktor.- 5.3.3 Die Bildqualität.- 5.3.4 Die Komplexität.- 5.3.5 Die Adaptivität.- 5.3.6 Die Freiheitsgrade.- 5.3.7 Die Invarianzen.- 5.3.8 Das Quelldatenformat.- 5.3.9 Die Datenrepräsentation.- 5.4 Das Optimierungsproblem.- 5.5 Normen zur Bilddatenkompression.- 5.5.1 Faksimile Gruppe 3 und 4.- 5.5.2 JBIG.- 5.5.3 JPEG.- 5.5.4 MPEG.- 6 Bilddatenformate.- 6.1 Syntax, Semantik und Kodierung.- 6.1.1 Syntax.- 6.1.2 Semantik.- 6.1.3 Kodierung.- 6.2 Angewandte Beschreibungstechniken.- 6.2.1 Die Methode der absoluten Positionierung.- 6.2.2 Die Methode der relativen Positionierung.- 6.2.3 Die Methode der Identifikation durch Bezeichner.- 6.3 ASN.1.- 6.3.1 Elementare Datentypen.- 6.3.2 Zusammengesetzte Typen.- 6.3.3 Typ-Bezeichner.- 6.3.4 Erweiterbarkeit.- 6.3.5 Basic Encoding Rules.- 6.4 Existierende Bilddatenformate.- 6.4.1 Telematik.- 6.4.2 Desktop-Publishing.- 6.4.3 Prepress.- 6.4.4 Multimediale Dokumentenverarbeitung.- 6.4.5 Interaktive multimediale Systeme.- 6.4.6 Medical Imaging.- 6.4.7 Fernerkundung.- 6.4.8 Geräteausgabe.- 6.4.9 Interne, geheime und private Formate.- 6.5 Klassifikationskriterien.- 6.6 Das Konvertierungsproblem.- 7 Segmentierung.- 7.1 Sinnesphysiologische Aspekte.- 7.1.1 Die Verarbeitung visueller Information.- 7.1.2 Farbsehen.- 7.1.3 Helligkeit- und Kontrastsehen.- 7.1.4 Auflösung.- 7.1.5 Aspekte der Gestaltpsychologie.- 7.1.6 Optische Täuschungen.- 7.2 Segmentierungsverfahren.- 7.2.1 Punktorientierte Segmentierung.- 7.2.2 Konturorientierte Segmentierung.- 7.2.3 Regionenorientierte Segmentierung.- 7.2.4 Regelbasierte Segmentierung.- 7.2.5 Segmentierung von Höhenbildern.- 7.3 Textur-Diskriminierung.- 7.4 Morphologische Segmentierung.- 7.4.1 Morphologische Grundoperationen und deren Anwendung auf Binärbilder.- 7.4.2 Erweiterung der morphologischen Operationen zur Bearbeitung von Grauwertbildern.- 7.4.3 Anwendungsbeispiele morphologischer Operatoren.- 8 3D-Bildverarbeitung.- 8.1 Gerätetechnik der 3D-Sensorik.- 8.1.1 Triangulationsverfahren.- 8.1.2 Strukturiertes Licht.- 8.1.3 Moiré-Verfahren.- 8.1.4 Tiefe durch Fokussierung.- 8.1.5 Radarsysteme.- 8.1.6 Laufzeitmeßsysteme.- 8.1.7 Modulationssysteme.- 8.2 Datenstrukturen für die 3D-Bildverarbeitung.- 8.2.1 Höhenbilder, Freiformflächen.- 8.2.2 Extended Gaussian Image.- 8.2.3 Primitive Elemente.- 8.2.4 Graph-Repräsentationsformen.- 8.3 Rekonstruktion der 3D-Geometrie aus 2D-Bildern.- 8.3.1 Monoskopische Verfahren.- 8.3.2 Stereoskopische Verfahren.- 8.3.3 Das SMART-System.- 8.4 3D-Objektlokalisation.- 8.4.1 Geometriemerkmale von 3D-Objekten.- 8.4.2 Informationsgehalt der Krümmungsbilder.- 8.4.3 Klassifikation von Flächenpunkten.- 8.4.4 Weitere Geometriemerkmale.- 8.4.5 Ausgezeichnete Geometriepunkte und Raumkurven.- 8.4.6 Punktsatz-Matching.- 8.4.7 Quaternionen, Repräsentationsformen für Rotationen.- 8.4.8 Berechnung der Objektlage.- 8.4.9 Kurven-Matching.- 8.4.10 Freiformflächen-Matching.- 8.4.11 3D-Matching mit der HOUGH-Transformation.- 8.5 3D-Datenerfassung des visuellen Systems des Menschen.- 8.5.1 Akkommodation.- 8.5.2 Schattierung und Glanzlichter.- 8.5.3 Textur.- 8.5.4 Bewegungsparallaxe.- 8.5.5 Abbildungsfaktoren.- 8.5.6 Konvergenz.- 8.5.7 Disparität.- 9 Die IPI-Norm nach ISO/IEC 12087.- 9.1 Zur fachlichen Einordnung der IPI-Norm.- 9.2 Common Architecture for Imaging (CM).- 9.2.1 Die generischen Datenstrukturen des IPI.- 9.2.2 Die PIKS-spezifischen Datenstrukturen.- 9.2.3 Das Operatormodell.- 9.3 Programmer’s Imaging Kernel System (PIKS).- 9.4 Image Interchange Facility (IIF).- 9.4.1 Das Austauschformat IIF-DF.- 9.4.2 Das IIF-Gateway.- 9.4.3 Leistungsprofile.- 9.5 Abschluß der IPI-Entwicklung.- A Symbole und Abkürzungen.- B Die Autoren.