Was ist morphologische Bildverarbeitung?
Die morphologische Bildverarbeitung ist eine Technik zum Modifizieren der Pixel in einem Bild. Im Fall eines Graustufenbilds werden die Pixel durch die Binärwerte 0 und 1 identifiziert, und der Prozess wird entweder unter Verwendung ausgefeilter Bildverarbeitungsalgorithmen oder mit weniger mathematisch komplizierten Operationen durchgeführt. Dazu gehören Erosion und Dilatation sowie Öffnen und Schließen. Der Zweck der morphologischen Bildverarbeitung besteht darin, unerwünschte Artefakte aus einem Bild zu entfernen oder dessen Klarheit zu verbessern. Es wird in Anwendungen wie der Verarbeitung von Fingerabdrücken, der Anzeige von Bildern aus Weltraumteleskopen und der Analyse von medizinischen Scans verwendet.
Ein Objekt in einem Bild wird durch eine bestimmte Menge von Pixeln dargestellt, die Objektpixel genannt werden. Hintergrundpixel werden separat dargestellt und sind weiß. Bei der Erosionsoperation werden Pixel, die mit der Objektgrenze verknüpft sind, in Pixel im Hintergrund konvertiert, während bei der Erweiterung die angrenzenden Hintergrundpixel in Pixel geändert werden, die mit dem Objekt verknüpft sind. Gegenstände werden während des Erosionsprozesses kleiner und vergrößern sich oder verschmelzen sogar während der Ausdehnung.
Die beiden Operationen können in der morphologischen Bildverarbeitung kombiniert werden, sodass ein Bild bearbeitet werden kann, indem Erosion und dann Dilatation ausgeführt werden, was zum Öffnen führt. Filamente und isolierte Pixel können auf diese Weise vom Objekt entfernt werden, um das Bild zu glätten. Hintergrundpixel können mithilfe des Schließvorgangs gefiltert werden, wodurch Löcher und Pixel entfernt werden können, von denen bereits bekannt ist, dass sie nicht am richtigen Ort sind. Eine andere morphologische Bildverarbeitungstechnik wird als Skelettierung bezeichnet, bei der zusätzliche Pixel entfernt werden können, um einzelne Linien zu bilden. Es wird häufig zur Verarbeitung von Fingerabdrücken verwendet.
Bildverarbeitungsanwendungen verwenden einige Regeln, um die Bildvisualisierung zu ändern, oder verwenden die Mengenlehre, ein mathematisches Konzept, das häufig komplexer als erforderlich ist. Beim Ändern eines Pixels von Objekt zu Hintergrund werden nur die mit dem Objekt verknüpften Pixel berücksichtigt. Sie konzentriert sich auch auf die Randbereiche, sodass benachbarte Hintergrundpixel analysiert werden, bevor die schwarzen Pixel geändert werden können. Wenn ein Objektpixel geändert werden soll, muss mehr als ein ähnliches Pixel daran angrenzen, da das Entfernen von Pixeln am Ende einer Zeile das Bild verzerren kann.
Ein morphologisches Bildverarbeitungsprogramm basiert auf der Idee, Objekte als Ganzes zu erhalten. Wenn durch das Entfernen eines Pixels ein einzelnes Objekt zerstört wird, wird es vom Programm nicht entfernt. Die Bildverarbeitungstechnologie besteht aus verschiedenen Softwareprogrammen, mit denen Bildänderungen wiedergegeben, Änderungen zurückgespult und analysiert werden können, wie sich bestimmte Änderungen auf Teile eines Bildes auswirken.