Grundlagen der Bildverarbeitung und Mustererkennung

Folien aus der Vorlesung

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Primäre Wahrnehmung (PWa 1 - 22)

• digitale Bildverarbeitung setzt Umsetzung von 2D-Strahlungsverteilungen in elektrische Signale voraus
• bei der Primärwahrnehmung erfolgt bereits beträchtliche Reduzierung der Information
  • Beschränkung der örtlichen Auflösung $\rightarrow$ Feinstrukturen nicht mehr sichtbar (PSF,MTF)
  • Diskretisierung des Definitionsbereichs $\rightarrow$ Rasterung, Abtastung, Aliasing
  • Diskretisierung des Wertevorrats $\rightarrow$ AD-Wandlung, Triggerung, Quantisierung
  • Beschränkung des Spektralbereichs

Strahlung, Bestrahlung, Licht, Beleuchtung

Radiometrische Größen

• radiometrische Größen: absolute Bewertung elektromagnetischer Stahlung (strahlungsphysikalisch)
• photometrische Größen: drücken spezifische Einwirkung der Lichtstrahlung auf das menschliche Auge über ein Vergleichsnormal aus
• Umrechnung von radiometrischen in photometrische Größen erfordert Kenntnis der spektralen Zusammensetzung der Strahlung
• Das Auge nimmt Leuchtdichten als photometrisches Äquivalent der Strahldichte war
• Messtechnisch: wellenlängenabhängige Bewertung durch Filter

Raumwinkel:

• Der Raumwinkel $\omega$ einer Fläche $A$ ist die Zentralprojektion dieser Fläche auf die um den Beobachtungspunkt gelegte Einheitskugel

$d\omega ={\frac {dA}{r^{2}}}\cdot \omega _{0}=\omega _{0}\cdot \sin \gamma \cdot d\gamma \cdot d\delta$

Strahlungsphysikalische Größen:

• sind vom menschlichen Auge unabhängige physikalische Größen

	Zeichen	Beschreibung	Formel	Einheit
Strahlungsfluss	$\Phi _{e}$	im Zeitmittel pro Zeiteinheit durch die Fläche hindurchgehende Energie		$W$
Strahlungsmenge	$Q_{e}$		$Q_{e}=\int \Phi _{e}\cdot dt$	$Ws$

Beschreibung von Strahlungsquellen:

	Zeichen	Beschreibung	Formel	Einheit
Strahlstärke	$I_{e}$	ist der in ein Raumwinkelelement einfallende Strahlungsanteil	$I_{e}={\frac {d\Phi _{e}}{d\omega }}$	${\frac {W}{sr}}$
Strahldichte	$L_{e}$	Flächenbezug des Strahlungsanteils der von einem Punkt ausgeht	Senkrecht zum Flächenelement: $L_{e0}={\frac {dI_{e0}}{dA_{St}}}$ schräge Blickrichtung: $L_{e\epsilon }={\frac {dI_{e0}}{dA_{St}\cdot \cos \epsilon }}={\frac {d^{2}\Phi _{e\epsilon }}{dA_{St}\cdot \cos \epsilon \cdot d\omega }}$	${\frac {W}{sr\cdot m^{2}}}$
Lambert-Strahler	$dI_{\epsilon ,Lambert}$	ideal diffus strahlende Fläche	$dI_{\epsilon ,Lambert}=L_{e0}\cdot dA_{St}\cdot \cos \epsilon =dI_{e0}\cdot \cos \epsilon$	${\frac {W}{sr}}$

Bestrahlte Flächen:

	Zeichen	Beschreibung	Formel	Einheit
Bestrahlungsstärke	$E_{e}$	Radiometrisches Entfernungsgesetz	senkrechtes Auftreffen der Strahlung: $E_{e0}={\frac {d\Phi _{e}}{dA_{E}}}$ schräg auftreffende Strahlung: $dE={\frac {dI}{r^{2}}}\cdot \cos \alpha \cdot \omega _{0}$	${\frac {W}{m^{2}}}$
Radiometrisches Grundgesetz	$d^{2}\Phi _{e}$	Konkretisierung des radiometrischen Entfernungsgesetzes	$d^{2}\Phi _{e}={\frac {L_{e}\cdot \omega _{0}}{r^{2}}}\cdot \cos \alpha \cdot \cos \epsilon \cdot dA_{St}\cdot dA_{E}$	$W$