Bildkombinationen

Im vorangehenden Text ist schon einige Male von der Addition oder Subtraktion von Bildern die Rede gewesen. Diese Operationen werden vor allem in Kombination mit anderen Algorithmen eingesetzt.

Addition

Bei der Addition zweier Bilder werden die Intensitäten der Pixel addiert. Da jede Farbkomponente einen Wert zwischen 0 und 255 haben kann, kommen am Ende Werte zwischen 0 und 510 heraus. Alle Werte über 255 müssen auf 255 abgeschnitten werden.

Bei der Addition zweier normaler Bilder kommt aufgrund diesen Effekts ein Bild heraus, das insgesamt zu hell ist und sehr viele weiße Pixel hat. Denkbar wäre es, die Helligkeit der Bilder zunächst zu reduzieren.

Oft werden aber nur Bilder geringer Helligkeit (z.B. aus der Kantendetektion) zu normalen Bildern addiert. Dort besteht dieses Problem dann nicht.

Subtraktion

Bei der Subtraktion besteht das umgekehrte Problem. Die Differenz der Intensitäten kann negativ werden. Auch hier werden negative Werte zu Null, um im Definitionsbereich zu bleiben. Dies kann aber z.B. beim Schärfen ein Problem werden, da hier auch die negativen Werte bei der Differenzbildung aus Originalbild und Lowpass-Filter entscheidend sind. Nun muss man entweder vorübergehend negative Werte zulassen (und kann das dann nicht als Bild darstellen) oder man berechnet die Schärfung als:

Geschärftes Bild = Original + (Original – Lowpass-Bild) – (Lowpass-Bild – Original)

Eine andere mögliche Anwendung der Subtraktion ist die Erkennung von Unterschieden in Bildern. Das kann z.B. bei der Erkennung von bewegten Objekten (siehe Beispiel bei Schwarz-Weiß-Bildern) in Bildfolgen (Filmen) verwendet werden. Zum Beispiel müssen beim autonomen Fahren vor allem bewegte Objekte beachtet werden.

Differenzbildung bei „Finde den Unterschied“

Multiplikation

Bei der Multiplikation von zwei Bildern muss auch wieder der Definitionsbereich berücksichtigt werden. Durch die Multiplikation entstehen Werte zwischen 0 und 255² = 65025. Sinnvoller wäre hier eine Normierung der Intensitätswerte vor der Multiplikation auf einen Wertebereich von 0 bis 1. Dadurch bleibt der Wertbereich auch nach der Multiplikation erhalten. Danach wird der Bereich wieder auf 0-255 erweitert.

I_{\mathrm{neu}}=\frac{I_{\mathrm{Bild1}}}{255}\cdot\frac{I_{\mathrm{Bild2}}}{% 255}\cdot 255=\frac{I_{\mathrm{Bild1}}\cdot I_{\mathrm{Bild2}}}{255}

Man kann die Multiplikation beispielsweise nutzen, um eine Maske auf das Bild anzuwenden. Multipliziert man ein Bild mit einem anderen, das einen Farbverlauf von schwarz nach weiß hat, erhält man einen Verlauf von dunkel nach hell im Originalbild.

Multiplikation mit einer Helligkeitsmaske (eigenes Werk)

Bildquelle: Multiplikation mit einer Helligkeitsmaske von ZPG IMP [CC BY-SA 4.0 DE], aus 02_alg_hintergrund_digitale_bildbearbeitung.odt, bearbeitet

Hintergrund zur digitalen Bildbearbeitung: Herunterladen [odt][19 MB]

Hintergrund zur digitalen Bildbearbeitung: Herunterladen [pdf][1,5 MB]

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