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Bildbearbeitung: (editing)

Der Begriff der Bildbearbeitung beschreibt die Bearbeitung von digitalem Bildmaterial (beispielsweise von einer Digitalkamera oder ein gescanntes Foto). Der Begriff umfasst sowohl die Korrektur von Bildfehlern, die absichtliche Manipulation von Bildelementen (Retusche), sowie den Vorgang des Verfremdens.

Zu den häufigsten Aufgaben in der Bildbearbeitung zählen u.A. die Farbkorrektur, Belichtungsänderung, Entfernen von Bildrauschen, oder auch der bekannte Rote-Augen-Effekt.

Bildverarbeitung: (processing)

Die Bildverarbeitung umfasst die mathematische Bearbeitung von diskreten Signalen in der Bildtechnik (wie z.B. die Kantenerkennung, oder auch die Kompression von Bildmaterial). Zwischen der Bildverarbeitung und der Bildbearbeitung gibt es eine Schnittmenge. Operationen und Anwendungen der Bildbearbeitung sind fast ausschliesslich durch Algorithmen der Bildverarbeitung möglich (beispielsweise der Weichzeichnungs-Filter).

Filtermatrix:

Filter sind ein gängiges Werkzeug der Bildbearbeitung. Filtermatritzen sind mathematische Muster (Patterns) die auf eine Rastergrafik angewendet werden können. Als Beispiel ist wieder der Gaußsche Weichzeichner prädestiniert. Hierbei wird über jeden Pixel eine Matrix (beispielsweise der Größe 3x3) gelegt. Das Zentrum der Matrix ist für den Zielpixel bestimmt. Die Werte in der Matrix um diesen Zielpixel beschreiben zu wievielen Teilen die Farbinformationen (der benachbarten Pixel) in den Zielpixel einfliessen. Wenn nun aus all diesen benachbarten Pixeln und ihrer Gewichtung zu wieviel Teilen sie einfliessen sollen der Durchschnitt gebildet wird, entsteht der Effekt des Weichzeichnens - das Bild "verschwimmt".

Aliasing:

Aliasing ist ein unerwünschter Effekt in der welt der digitalen Bilder. Die Ursache liegt vor allem in unzulänglicher Samplingtechnik. Die Auswirkungen dürften allgemein bekannt sein unter dem Begriff des "Treppcheneffekts". Dieser wird vor allem bei schräg verlaufenden harten Kanten sichtbar. Je geringer die Abtastrate beim Sampling ist, umso stärker kann dieser Effekt auftreten.

Anti-Aliasing:

Wie der Name schon vermuten lässt handelt es sich um eine Technik die versucht dem Aliasing entgegen zu wirken. Farbverläufe und Kanten werden "geglättet". Durch die Interpolation von Bildinformation geht dadurch Information verloren zumeist aber zugunsten des optischen Ergebnisses. Rundungen werden wir rund wahrgenommen und scharfe Kanten verlieren ihre Sägezahn-Optik.

Kantendetektion:

Der Begriff der Kantendetektion beschreibt die maschinelle Erkennung von Übergängen im Bildbereich. Diese Übergange stellen allgemein die "Kanten" dar. Hierbei kommen vor allem Sobel- oder Laplace-Operatoren als Filtermatrix zur Verwendung.
Bekannt dürfte vor allem der unter Digitalfotografen beliebte Filter "Konturen Scharfzeichnen" in Adobe Photoshop sein.

Sobel-Operator:

Der Sobel-Operator ist ein richtungsabhängiger Kantenfilter. Es handelt sich um einen schnellen und einen Filter, der mithilfe von Faltung als Algorithmus eingesetzt wird. Hierbei wird zunächst die Ableitung der Helligkeitswerte bestimmt. Aus dem Original-Bild wird ein sog. Gradienten-Bild erzeugt. Dort wo die größte Intensität nun ist, sind die stärksten Helligkeitsunterschiede im Bild - und somit optische "Kanten". Um diese nun ausfindig zu machen kommt zudem eine Schwellenwert-Funktion zum Einsatz.

Laplace-Operator:

Hierbei handelt es sich um einen Differenzialoperator, welcher die Summe der reinen partiellen Ableitung einer Funktion von mehreren Parametern ermittelt.

Fresnel-Zonenplatte

Original:

Runterskaliert auf 25% der Ursprungsgröße:

Wieder zurückskaliert auf die Ursprungsgröße:

Beim Herunterskalieren des Bildes gehen zwangsläufig Bildinformationen verloren (da es sich um eine Rastergrafik handelt). Beim erneuten Hochskalieren werden nun die fehlenden Bildpunkte interpoliert. Wie deutlich zu erkennen ist, ist durch die Verkleinerung von 75% anscheinend auch soviel Bildinformation verschwunden. Das Ausgangsbild hat mit seinen Mustern nicht mehr viel mit dem Ursprungsbild gemeinsam. Interessant ist jedoch auch die Beobachtung, dass sich ein völlig neues Muster gebildet hat. Hierbei handelt es sich um das Fresnel-Huygens-Prinzip.

Fresnel-Linse:

Die Fresnel-Linse ist eine von Augustin Jean Fresnel entwickelte spezielle Linse, die sich sowohl in ihrer Masse, sowie auch ihrem Volumen von herkömmlichen Linsen unterscheidet. Die Linse versucht die kugelförmige Ausbreitung des Lichts zu beschneiden. Sie bricht das Licht so, dass die Lichtstrahlen möglichst Parallel auf der anderen Seite wieder austreten. Sehr bekannt ist dies z.B. von Overhead-Projektoren.

Fresnel-Zone:

Hierbei handelt es sich um eine "imaginäre Zone" zwischen 2 Funkantennen. Es wird auch von einem "gedachten Rotationsellipsoid" gesprochen. Damit Zwischen den 2 Stationen eine Fehlerfreie Übertragung stattfinden kann, soll diese Zone möglichst frei von Hindernissen sein.

Fresnel Formel:

Die Fresnel-Formeln beschreiben das Verhalten von elektromagnetischen Wellen an Hindernissen.

Fresnel-Integral:

Fresnel-Integrale finden in der Optik und Quantenmechanik ihre Anwendung. Sie wurden von Kirchhoff weiterentwickelt und zum Beispiel die Beugung von Licht oder aber von Elektromagnetischen Wellen berechnen.