Graubereich auf 8 Bit skalieren

Mit diesem Tool können Sie ein Graustufenbild basierend auf einem vordefinierten Grauwertbereich in ein 8-Bit-Bild konvertieren. Sie können Bilder mit einem beliebigen Pixeltyp als Eingabe verwenden, z. B. 16-Bit-Bilder.

Die meisten MERLIC-Tools benötigen ein 8-Bit-Bild als Eingabe. Daher wird empfohlen, Bilder mit einem anderen Pixeltyp zu konvertieren, damit die Bilder in nachfolgenden Tools verwendet werden können. Wenn Sie Bilder verwenden, die keine 8-Bit-Bilder sind, z. B. Bilder, die mit einem 3D-Sensor eingezogen wurden, sollten Sie die Bilder mit diesem Tool konvertieren, bevor Sie andere Verarbeitungsaufgaben in MERLIC durchführen. Dieses Tool bietet somit die Möglichkeit, beliebige Graustufenbilder, insbesondere 3D-Höhenbilder, für die Verarbeitung in MERLIC vorzubereiten. Das skalierte Bild kann dann für weitere Verarbeitungsaufgaben in nachfolgenden Tools verwendet werden.

Für die Konvertierung von Bildern wird ein bestimmter Grauwertbereich auf den Bereich eines 8-Bit-Bilds skaliert. Die Grauwerte des entstehenden Bilds liegen somit im Bereich von 0 bis 255. Der minimale und der maximale Wert des Grauwertbereichs kann aus unterschiedlichen Quellen bestimmt werden: aus einem Trainingsbild, aus den Verarbeitungsbildern oder aus vordefinierten Grauwerten. Im Gegensatz zum Tool Pixeltyp konvertieren können Sie mit diesem Tool nur einen bestimmten Grauwertbereich und nicht den ganzen Graubereich in ein 8-Bit-Bild skalieren.

Dieses Tool umfasst einen Trainingsmodus. Dieser ist aber nur erforderlich, wenn der Grauwertbereich aus einem Trainingsbild bestimmt wird. Wenn Sie den Grauwertbereich aus den Verarbeitungsbildern oder aus vordefinierten minimalen und maximalen Grauwerten bestimmen möchten, hat das Trainingsbild keine Auswirkung. Weitere Informationen zur Verwendung von Tools, für die ein Training erforderlich ist, finden Sie unter Im Trainingsmodus arbeiten.

Neben der Konvertierung in 8-Bit-Bilder kann es notwendig sein, einige weitere Verarbeitungsschritte durchzuführen, wenn die Bilder aus einem 3D-Sensor eingezogen werden. Die MERLIC-Tools der Kategorie 3D-Höhenbild sind speziell für diese Vorverarbeitungsaufgaben ausgelegt. Weitere Informationen zur empfohlenen Reihenfolge der Vorverarbeitungsschritte finden Sie im Kapitel 3D-Höhenbild.

Grauwertbereich definieren

Sie können verschiedene Quellen für die Konvertierung des Bilds auswählen. Die am Parameter „Graubereichsquelle“ ausgewählte Quelle legt fest, wie und aus welchem Bild der zu skalierende Grauwertbereich bestimmt wird.

Grauwertbereich aus einem Trainingsbild bestimmen

In diesem Modus werden die Unter- und Obergrenze des Grauwertbereichs automatisch aus dem ausgewählten Trainingsbild bestimmt.

Wählen Sie die Quelle „Trainingsbild (Trainings-ROI)“ am Parameter „Graubereichsquelle“ aus.
Wählen Sie das Trainingsbild aus, das Sie zum Bestimmen des Grauwertbereichs verwenden möchten.
Optional können Sie einen bestimmten Bildbereich definieren, in dem der Grauwertbereich bestimmt wird:
1. Wechseln Sie zum ausgewählten Trainingsbild.
2. Zeichnen Sie eine ROI im Trainingsbild. Der minimale und maximale Grauwert werden dann nur aus den Grauwerten im definierten ROI-Bereich bestimmt. Wenn eine ROI mit dem Parameter „ROI für Graubereich“ verbunden ist, hat dies keine Auswirkung, da die ROI manuell im Trainingsbild definiert werden muss. Wird keine ROI verwendet, wird der Grauwertbereich aus dem ganzen Trainingsbild bestimmt.
Optional können Sie den Wert des Parameters „Bereichserweiterung“ anpassen, um den bestimmten Grauwertbereich um einen vordefinierten Faktor zu erweitern.

Der resultierende Grauwertbereich wird für die Konvertierung aller Verarbeitungsbilder verwendet. Die Unter- und die Obergrenze des Grauwertbereichs, der zum Skalieren des Bilds verwendet wird, werden in den Toolergebnissen „Verwendeter minimaler Grauwert“ und „Verwendeter maximaler Grauwert“ zurückgegeben.

Die Parameter „Vordefinierter minimaler Grauwert“ und „Vordefinierter maximaler Grauwert“ haben in diesem Modus keine Auswirkung, da der Grauwertbereich automatisch aus dem Trainingsbild bestimmt wird.

Grauwertbereich aus den Verarbeitungsbildern bestimmen

Wenn dieser Modus ausgewählt ist, werden die Unter- und Obergrenze des Grauwertbereichs aus den Verarbeitungsbildern bestimmt.

Wählen Sie die Quelle „Verarbeitungsbild (Region/ROI für Graubereich)“ am Parameter „Graubereichsquelle“ aus.
Optional können Sie einen bestimmten Bildbereich zum Bestimmen des Grauwertbereichs definieren, indem Sie eine ROI im Verarbeitungsbild zeichnen. Der minimale und der maximale Grauwert werden dann aus dem entsprechenden Bildbereich in den Verarbeitungsbildern bestimmt.
Optional können Sie den Wert des Parameters „Bereichserweiterung“ anpassen, um den bestimmten Grauwertbereich um einen vordefinierten Faktor zu erweitern.

Der resultierende Grauwertbereich, der bestimmt wurde, wird nur für die Konvertierung des aktuellen Verarbeitungsbilds verwendet. Der Grauwertbereich wird für jedes Verarbeitungsbild neu bestimmt. Für jedes Bild wird daher ein individueller Wertebereich verwendet. Die Toolergebnisse „Verwendeter minimaler Grauwert“ und „Verwendeter maximaler Grauwert“ geben den endgültigen minimalen und maximalen Wert des Grauwertbereichs aus, der für die Skalierung des Bilds im aktuellen Verarbeitungsbild verwendet wird.

Grauwertbereich über vordefinierte Werte definieren

In diesem Modus können Sie die Unter- und Obergrenze des Grauwertbereichs an den entsprechenden Parametern manuell festlegen.

Wählen Sie die Quelle „Vordefinierte minimale/maximale Grauwerte“ am Parameter „Graubereichsquelle“ aus.
Legen Sie den gewünschten minimalen Wert des Grauwertbereichs am zugehörigen Parameter „Vordefinierter minimaler Grauwert“ fest.
Legen Sie den gewünschten maximalen Wert des Grauwertbereichs am zugehörigen Parameter „Vordefinierter maximaler Grauwert“ fest.

Der festgelegte Grauwertbereich wird für die Konvertierung aller Verarbeitungsbilder verwendet.

Da der Grauwertbereich manuell festgelegt wird, haben ROIs, die u. U. definiert sind, keine Auswirkung auf die Unter- und Obergrenze.

Parameter

Abhängig von der ausgewählten Quelle am Parameter „Graubereichsquelle“ sind einige Verbindungsstellen ausgegraut. Das bedeutet, dass sie für die aktuell ausgewählte Quelle nicht verfügbar sind und somit keine Auswirkung haben.

Standardparameter

Bild:

Dieser Parameter stellt das Graustufenbild dar, das konvertiert werden soll. Sie können Bilder mit den folgenden Pixeltypen verwenden:

Pixeltyp	Beschreibung	Wertebereich
int1	1 Byte pro Pixel mit Vorzeichen	-128 ... 127
uint2	2 Bytes pro Pixel ohne Vorzeichen	0 ... 65535 (2¹⁶ -1)
int2	2 Bytes pro Pixel mit Vorzeichen	-32768 (-2¹⁵) ... 32767 (2¹⁵ - 1)
int4	4 Bytes pro Pixel mit Vorzeichen	-2147483648 (-2³¹) ... 2147483647 (2³¹ - 1)
int8	8 Bytes pro Pixel mit Vorzeichen	-9223372036854775808 (-2⁶³) ... 9223372036854775807 (2⁶³ - 1)
real	4 Bytes pro Pixel, Fließkomma Genauigkeit: 6 signifikante Dezimalziffern	-3,4e38 bis 3,4e38

Graubereichsquelle:

Dieser Parameter definiert, wie und aus welchem Bild der Grauwertbereich, der auf 8 Bit skaliert wird, bestimmt wird. Standardmäßig ist dieser Wert auf „Trainingsbild (Trainings-ROI)“ gesetzt. Sie können eine der folgenden Quellen auswählen:

Wert	Beschreibung
Trainingsbild (Trainings-ROI)	Der minimale und maximale Grauwert werden automatisch aus einem Trainingsbild bestimmt. Der resultierende Grauwertbereich kann weiter über den Parameter „Bereichserweiterung“ angepasst werden. Sie haben auch die Möglichkeit, den Bildbereich, in dem die Werte bestimmt werden, zu begrenzen, indem Sie eine ROI zeichnen. Der endgültige Grauwertbereich wird für die Konvertierung aller Verarbeitungsbilder angewendet.
Verarbeitungsbild (Region/ROI für Graubereich)	Der minimale und maximale Grauwert werden automatisch aus den Verarbeitungsbildern bestimmt. Der resultierende Grauwertbereich kann weiter über den Parameter „Bereichserweiterung“ angepasst werden. Sie haben auch die Möglichkeit, den Bildbereich, in dem die Werte bestimmt werden, zu begrenzen, indem Sie eine ROI zeichnen. Sie können auch eine ROI oder Region eines vorherigen Tools für den Parameter „ROI für Graubereich“ bzw. „Region für Graubereich“ verwenden. Bei Auswahl dieser Graubereichsquelle wird für jedes Verarbeitungsbild jeweils ein neuer Grauwertbereich bestimmt.
Vordefinierte minimale/maximale Grauwerte	In diesem Modus können Sie den minimalen und maximalen Grauwert manuell an den Parametern „Vordefinierter minimaler Grauwert“ und „Vordefinierter maximaler Grauwert“ definieren. Bei Auswahl dieser Graubereichsquelle wird der Grauwertbereich nur durch die in diesen Parametern festgelegten Werte definiert.

Eine ausführliche Beschreibung der Verwendung dieser Konvertierungsmethode finden Sie im Abschnitt Definieren des Grauwertbereichs.

Wenn der Grauwertbereich aus einem Bildbereich bestimmt wurde, der durch eine ROI definiert ist, kann es vorkommen, dass der Grauwertbereich nicht alle Grauwerte eines Verarbeitungsbilds abdeckt. In diesem Fall werden die Grauwerte für die Konvertierung des Bilds auf den bestimmten minimalen und maximalen Grauwert beschnitten.

Für den möglichen Fall, dass ungültige Grauwertdaten vorhanden sind, z. B. wenn der für den Bildeinzug verwendete 3D-Sensor keine richtigen Grauwertdaten für einige Pixel geliefert hat, können Sie vorab das Tool Ausreißerpixel entfernen verwenden, um diese Daten zu korrigieren.

Zusätzliche Parameter

ROI für Graubereich:

Dieser Parameter stellt die ROI (Region Of Interest) für den Graubereich dar, wenn „Verarbeitungsbild (Region/ROI für Graubereich)“ am Parameter „Graubereichsquelle“ ausgewählt wurde. Zusammen mit dem Parameter „Region für Graubereich“ definiert dieser Parameter den Bildbereich, in dem der Grauwertbereich bestimmt wird, weil der Wertebereich aus der Vereinigung der im Parameter „Region für Graubereich“ definierten Region und der ROI bestimmt wird. Sind beide Parameter leer, wird der Grauwertbereich aus dem ganzen Bild bestimmt. Die verarbeiteten Bildbereiche werden nicht entfernt.

„ROI für Graubereich“ ist standardmäßig als leere ROI definiert. Wenn Sie eine nicht leere ROI für die Verarbeitung verwenden möchten, müssen Sie den Parameter mit einem geeigneten ROI-Ergebnis eines vorherigen Tools verbinden, damit eine ROI an dieses Tool übergeben wird, oder mit den verfügbaren ROI-Schaltflächen neue ROIs im Bild zeichnen.

Die in diesem Parameter definierte ROI wird nur angewendet, wenn die Graubereichsquelle „Verarbeitungsbild (Region/ROI für Graubereich)“ am Parameter „Graubereichsquelle“ ausgewählt ist. Bei allen anderen Graubereichsquellen hat dieser Parameter keine Auswirkung.

Ausrichtungsdaten:

Dieser Parameter stellt die Ausrichtungsdaten dar, die zum Ausrichten der ROI verwendet werden. Ausrichtungsdaten sind standardmäßig nicht verbunden, sodass keine Auswirkung sichtbar ist. Wenn Sie bestimmte Ausrichtungsdaten verwenden möchten, müssen Sie den Parameter mit einem geeigneten Ergebnis eines vorherigen Tools verbinden, z. B. Ausrichtungsdaten mit Matching bestimmen, Ausrichtungsdaten mittels geradem Rand bestimmen, Bild ausrichten oder Bild drehen.

Im Tool „Graubereich auf 8 Bit skalieren“ werden die Ausrichtungsdaten zum Ausrichten der ROI für Graubereich verwendet, allerdings nur, wenn Graubereichsquelle „Verarbeitungsbild (Region/ROI für Graubereich)“ am Parameter „Graubereichsquelle“ ausgewählt ist.

Vordefinierter minimaler Grauwert:

Dieser Parameter definiert den minimalen Wert des Grauwertbereichs, der auf den Bereich eines 8-Bit-Bilds skaliert wird. Dieser Parameter wird nur angewendet, wenn der Parameter „Graubereichsquelle“ auf „Vordefinierte minimale/maximale Grauwerte“ festgelegt ist.

Die folgende Tabelle veranschaulicht den Wertebereich des jeweiligen Pixeltyps eines Bilds:

Pixeltyp	Wertebereich
byte	[0, 255]
int1	[-127, 127]
int2	[-32768, 32767]
uint2	[0, 65535]
Alle anderen Pixeltypen	[-100000,0, 100000,0]

Vordefinierter maximaler Grauwert:

Dieser Parameter definiert den maximalen Wert des Grauwertbereichs, der auf den Bereich eines 8-Bit-Bilds skaliert wird. Dieser Parameter wird nur angewendet, wenn der Parameter „Graubereichsquelle“ auf „Vordefinierte minimale/maximale Grauwerte“ festgelegt ist.

Der Parameter ist standardmäßig auf „undefiniert“ festgelegt. Sobald „Vordefinierte minimale/maximale Grauwerte“ als Graubereichsquelle ausgewählt wurde, wird der maximale Wert automatisch anhand des Pixeltyps des Bilds ermittelt und entsprechend festgelegt. Sie können den Wert auch manuell auf den gewünschten Grauwert festlegen. Der jeweilige Wertebereich hängt auch vom Pixeltyp der Bilder ab. Eine Übersicht über die verschiedenen Wertebereiche finden Sie in der Tabelle in der Beschreibung des Parameters „Vordefinierter minimaler Grauwert“.

Bereichserweiterung:

Dieser Parameter definiert den Erweiterungswert für den definierten Grauwertbereich. Die Bereichserweiterung wird in Prozent angegeben. Der Standardwert ist 0. Er bezieht sich auf den Graubereich im Bild, aus dem der Graubereich für die Skalierung bestimmt wird. Zuerst wird der entsprechende Erweiterungswert aus dem jeweiligen Graubereich berechnet. Anschließend werden die Unter- und Obergrenze des Graubereichs, der für die Skalierung ermittelt wurde, jeweils um die Hälfte des berechneten Erweiterungswerts erweitert.

Der Graubereich, der für die Berechnung des jeweiligen Erweiterungswerts verwendet wird, hängt von der ausgewählten Graubereichsquelle und der Verwendung einer ROI oder Region ab:

Bei Auswahl von „Vordefinierte minimale/maximale Grauwerte“ als Graubereichsquelle wird der Erweiterungswert aus dem Graubereich berechnet, der an den Parametern „Vordefinierter minimaler Grauwert“ und „Vordefinierter maximaler Grauwert“ definiert wurde.

Bei Auswahl von „Trainingsbild (Trainings-ROI)“ als Graubereichsquelle wird der Erweiterungswert aus dem Graubereich des Trainingsbilds berechnet. Wird eine ROI im Trainingsbild verwendet, wird nur der Graubereich in der jeweiligen ROI zum Berechnen des Bereichserweiterungswerts verwendet. Wird keine ROI im Trainingsbild verwendet, wird der Graubereich des ganzen Trainingsbilds verwendet.

Bei Auswahl von „Verarbeitungsbild (Region/ROI für Graubereich)“ als Graubereichsquelle wird der Erweiterungswert aus dem Graubereich der jeweiligen Verarbeitungsbilder berechnet. Wird eine ROI oder Region im Verarbeitungsbild verwendet, wird nur der Graubereich in der jeweiligen ROI bzw. Region zum Berechnen des Bereichserweiterungswerts verwendet. Wird keine ROI oder Region verwendet, wird der Graubereich des ganzen Verarbeitungsbilds verwendet.

Bei Schwankungen im Graubereich der eingezogenen Bilder wird empfohlen, die Bereichserweiterung auf einen Wert größer 0 festzulegen.

Region für Graubereich:

Dieser Parameter definiert die Region, in der die Grauwerte für die Skalierung bestimmt werden. Zusammen mit der ROI definiert dieser Parameter den Bildbereich, in dem der Grauwertbereich bestimmt wird, weil der Wertebereich aus der Vereinigung der in diesem Parameter definierten Region und der ROI bestimmt wird. Sind beide Parameter leer, wird der Grauwertbereich aus dem ganzen Bild bestimmt.

„Region für Graubereich“ ist standardmäßig als leere Region definiert. Wenn Sie eine „Region für Graubereich“ angeben möchten, müssen Sie den Parameter mit einem geeigneten Ergebnis eines vorherigen Tools verbinden, damit die Region an dieses Tool übertragen wird.

Die in diesem Parameter definierte Region wird nur angewendet, wenn die Graubereichsquelle „Verarbeitungsbild (Region/ROI für Graubereich)“ am Parameter „Graubereichsquelle“ ausgewählt ist. Bei allen anderen Graubereichsquellen hat dieser Parameter keine Auswirkung.

Ergebnisse

Standardergebnisse

Skaliertes Bild:

Dieses Ergebnis stellt das 8-Bit-Bild dar, das auf einen Grauwertbereich von 0 bis 255 skaliert wurde.

Verwendeter minimaler Grauwert:

Dieses Ergebnis gibt den minimalen Wert des Grauwertbereichs aus, der auf den Bereich eines 8-Bit-Bilds skaliert wurde. Es stellt den minimalen Grauwert dar, der aus der ausgewählten Graubereichsquelle bestimmt und dann mit dem im Parameter „Bereichserweiterung“ definierten Faktor erweitert wurde. Dieses Ergebnis enthält also Informationen zum endgültigen Grauwertbereich, der für das aktuelle Verarbeitungsbild verwendet wurde.

Verwendeter maximaler Grauwert:

Dieses Ergebnis gibt den maximalen Wert des Grauwertbereichs aus, der auf den Bereich eines 8-Bit-Bilds skaliert wurde. Es stellt den maximalen Grauwert dar, der aus der ausgewählten Graubereichsquelle bestimmt und dann mit dem im Parameter „Bereichserweiterung“ definierten Faktor erweitert wurde. Dieses Ergebnis enthält also Informationen zum endgültigen Grauwertbereich, der für das aktuelle Verarbeitungsbild verwendet wurde.

Skalierungsfaktor:

Dieses Ergebnis gibt den Multiplikationsfaktor aus, der in der internen Transformation des Bilds verwendet wurde. Bei Bedarf können damit die ursprünglichen Grauwerte des Bilds mit der in der Beschreibung für das Ergebnis „Skalierungsoffset“ angegebenen Formel berechnet werden.

Skalierungsoffset:

Dieses Ergebnis gibt den Offsetwert aus, der in der internen Transformation des Bilds verwendet wurde. Bei Bedarf können damit die ursprünglichen Grauwerte des Bilds mit der folgenden Formel berechnet werden:

Toolstatus:

„Toolstatus“ gibt Informationen zum Status des Tools aus und kann daher für die Fehlerbehandlung verwendet werden. Weitere Informationen zu den verschiedenen Toolstatus-Ergebnissen finden Sie unter Toolstatus-Ergebnis.

Zusätzliche Ergebnisse

Verarbeitungszeit:

Dieses Ergebnis gibt die Dauer der letzten Ausführung des Tools in Millisekunden aus. Das Ergebnis wird als zusätzliches Ergebnis bereitgestellt. Es ist daher standardmäßig ausgeblendet, kann aber über die Schaltfläche neben den Toolergebnissen angezeigt werden. Weitere Informationen finden Sie im Abschnitt Verarbeitungszeit in der Tool-Referenz-Übersicht.

Anwendungsbeispiele

Dieses Tool wird in den folgenden MERLIC-Vision-App-Beispielen verwendet:

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