Grundlagen der digitalen Bildverarbeitung und Darstellung

Einführung in digitale Bilder

Mit dem Fortschritt der Technik werden zunehmend Systeme eingesetzt, die Bilder im Computer verwenden. Diese Anwendungen finden sich auf Webseiten, in grafischen Oberflächen, Multimedia-Programmen, Spielen, pädagogischen Programmen, im Desktop-Publishing, in der Computergrafik, Medizin, Computer Vision und vor allem in der Bildverarbeitung. Daher ist es für professionelle Computernutzer immer wichtiger, über fundiertes Wissen zu verfügen, um diese Ressource optimal nutzen zu können.

Darstellung von digitalen Bildern

Um besser zu verstehen, wie Bilder erworben und gespeichert werden, betrachten wir zunächst, wie diese digital dargestellt werden. Ein Bild zu repräsentieren bedeutet, ein Modell zu erstellen, durch das die Daten vom Computer interpretiert werden können. Dabei handelt es sich um zweidimensionale Bilder. Auch wenn das Objekt, das ein Bild darstellen soll, dreidimensional ist, wird es als Projektion behandelt – wie bei einem Foto. Obwohl dreidimensionale Bilder modelliert werden können, werden wir uns in dieser Arbeit nicht auf diese Art von Bildern konzentrieren.

Vektorrepräsentation und Farbmodelle

Die CIE (International Commission on Illumination) ist das Gremium, das für die Normung auf dem Gebiet der Photometrie und Farbmetrik verantwortlich ist. Es gibt verschiedene von der CIE festgelegte Farbmuster, darunter CIERGB und CIE-XYZ. In diesem Abschnitt betrachten wir das CIE-RGB-System, das 1931 von der CIE festgelegt wurde. Dieses Modell definiert einen Repräsentationsraum für die trichromatische Aufnahme der drei Grundfarben Rot (Red), Grün (Green) und Blau (Blue) in den niedrigen, mittleren und hohen Frequenzbändern des Spektrums. Aus diesem Grund wird das System als CIE-RGB bezeichnet. Die Bilder werden durch RGB-Komponenten repräsentiert, das heißt, jede einzelne Grundfarbe (R, G und B) besitzt eine spezifische Farbintensität. Wir werden sehen, wie Bildmatrizen je nach Anzahl der Farben und den Gerätegrenzen dargestellt werden können.

Farbige Abbildungen

Die Darstellung von farbigen Bildern kann durch verschiedene Methoden erfolgen, wie zum Beispiel:

• True Color (Echte Farben)
• Indizierte Farben

Die Wahl der Darstellung hängt vom Verwendungszweck und den Geräten ab, mit denen gearbeitet wird.

Digital Imaging: Erwerb von Bildern

Der Prozess des Erwerbs digitaler Bilder besteht darin, reale Bilder in Echtzeit in digitale Formate zu verwandeln. Dieser Prozess erfolgt durch grafische Eingabegeräte. Je nach Art und Ziel des Bildes können diese Geräte als Raster- oder Vektorsysteme klassifiziert werden.