Dieses Kapitel beschreibt Operatoren der Grauwertmorphologie.
Grauwertmorpholgie stellt eine Reihe an Operatoren zur Verfügung, welche nicht-lineare Bildtransformationen ermöglichen, indem sie die Pixelwerte der Eingabebilder in Abhängigkeit ihrer Nachbarschaft verändern. Morphologische Operatoren können beispielsweise dazu verwendet werden bestimmte Bildmerkmale zu betonen oder abzuschwächen.
Im Gegensatz zu den Operatoren im Kapitel Morphologie / Region sind morphologische Grauwertoperatoren nicht auf Binärbilder beschränkt. Daher kann die Grauwertmorphologie als eine Generalisierung der Regionenmorphologie bezeichnet werden. Die morphologischen Operatoren werden in den folgenden Abschnitten näher erläutert.
Wird eine Dilatation oder Erosion durchgeführt, so wird jedem Pixel des Eingangsbildes ein Wert zugeordnet, der aus den Grauwerten der benachbarten Pixel abgeleitet wird. Welche Bildpunkte zur Nachbarschaft zählen wird durch die Form und Fläche des verwendeten Strukturelements definiert. Der Referenzpunkt des Strukturelements liegt dabei auf dem aktuell betrachteten Pixel. Bei einer Dilatation wird jedem Pixel der maximale, bei einer Erosion der minimale Grauwert seiner Nachbarschaft zugeordnet. Folglich werden helle Bereiche des Eingangsbildes durch eine Dilatation vergrößert, während eine Erosion dunklere Bildbereiche betont.
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Folgende Operatoren können zur Dilatation oder Erosion eines Bildes genutzt werden:
| Morphologischer Operator | Strukturelement | |
|---|---|---|
|
|
beliebig |
|
|
Rechteck |
|
|
Raute/Rechteck/Oktagon |
Morphologische Grauwertoperatoren sind häufig Teil der Bildvorverarbeitung
und werden genutzt, um die Extraktion von Informationen zu erleichtern oder
erst zu ermöglichen.
Im folgenden Beispiel wird ein Fall aufgezeigt, in dem eine Grauwert-
Erosion notwendig ist um einen Datacode automatisch einlesbar zu machen.
Die Code-Module im Eingangsbild weisen zu große Abstände zueinander auf, um
für das zur Entschlüsselung gewählte Datenmodell verwendet werden zu können.
Daher müssen die lokalen Minima im Bild in geeigneter Form vergrößert
werden. Dazu wird eine Grauwert-Erosion mit einem quadratischen
Strukturelement durchgeführt. Wie stark die Abstände zwischen den Modulen
verringert werden müssen hängt von dem mit create_data_code_2d_model
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2d_data_codes_minimize_module_gaps.hdev.
Bei einem Grauwert-Opening bzw. Grauwert-Closing handelt es sich jeweils um
eine Kombination der oben erläuterten Operatoren. Als Opening bezeichnet man
dabei die aufeinanderfolgende Durchführung einer Erosion und einer
Dilatation, während das Bild bei einem Closing zunächst dilatiert und danach
erodiert wird. Wie auf den Beispielbildern zu erkennen ist, werden
Bildbereiche, die im Vergleich zu ihrer Nachbarschaft dunkler sind, durch
gray_closinggray_opening
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Um die Bildbereiche, die von einem Opening bzw. Closing betroffen sind,
genauer zu betrachten, kann gray_tophatgray_bothat
Der Operator gray_range_rect
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Mit Hilfe des dual_rankModePercent
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ModePercentModePercentModePercentModePercentModePercentIm Folgenden werden die wichtigsten Begriffe, die im Zusammenhang mit Grauwertmorphologie verwendet werden, beschrieben.
Operator, der die Struktur des Eingangsbildes nicht notwendigerweise erhält.
Region, die zum Abtasten des Eingangsbildes verwendet wird.
dual_rankgen_disc_segray_bothatgray_closinggray_closing_rectgray_closing_shapegray_dilationgray_dilation_rectgray_dilation_shapegray_erosiongray_erosion_rectgray_erosion_shapegray_openinggray_opening_rectgray_opening_shapegray_range_rectgray_tophatread_gray_se