Die mehrdimensionale Signalverarbeitung spielt eine immer wichtigere Rolle für moderne bildverarbeitende Systeme. Dies gilt beispielsweise für Systeme der Bild- und Video-Kommunikation aber auch der bildsensorgestützten Automatisierungs- und Robotertechnik. In den Bänden wird eine gemeinsame Darstellung der ein- und mehrdimensionalen Signalverarbeitung vermittelt: die Kenntnis der eindimensionalen digitalen Signalverarbeitung ist hilfreich wird aber nicht vorausgesetzt. Im ersten Band werden algorithmische Grundlagen beschrieben. Dabei werden Grundbegriffe - wie z. B. Ortsfrequenz,…mehr
Die mehrdimensionale Signalverarbeitung spielt eine immer wichtigere Rolle für moderne bildverarbeitende Systeme. Dies gilt beispielsweise für Systeme der Bild- und Video-Kommunikation aber auch der bildsensorgestützten Automatisierungs- und Robotertechnik. In den Bänden wird eine gemeinsame Darstellung der ein- und mehrdimensionalen Signalverarbeitung vermittelt: die Kenntnis der eindimensionalen digitalen Signalverarbeitung ist hilfreich wird aber nicht vorausgesetzt. Im ersten Band werden algorithmische Grundlagen beschrieben. Dabei werden Grundbegriffe - wie z. B. Ortsfrequenz, zeitlichräumliche Bildabtastung, Filterung von Bildsignalen - anschaulich und mit vielen verständlichen Beispielen erläutert ohne zugleich auf eine theoretische Darstellung zu verzichten. Es wird dabei eine ausgeprägte anwendungsorientierung verfolgt und hierzu werden z. B. Konzepte zur Zwischenbildinterpolation, Bewegungskompension, Rauschreduktion in Bildsequenzen erläutert. Das zweibändige Werk wendet sich gleichermaßen an Studierende der Elektrotechnik und Informatik wie an Ingenieure dieser Fachrichtungen im Beruf. Inhalt und Darstellung des Werkes sind in Vorlesungen und auch in Weiterbildungskursen für die Industrie mehrfach erprobt.
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Autorenporträt
Prof. Dr. Hartmut Schröder, Leiter des Arbeitsgebietes Schaltungen der Informationsverarbeitung, Lehrstuhl für Kommunikationstechnik, Universität Dortmund; Dr. Holger Blume, ehem. Mitarbeiter am Institut für allgemeine Elektrotechnik und DV-Systeme/EECS, RWTH Aachen
Inhaltsangabe
1 Einführung.- 2 Mehrdimensionale Signale und Systeme.- 2.1 Eindimensionale Signale und Systeme.- 2.2 Eigenschaften und Beschreibungsformen mehrdimensionaler Signale und Systeme.- 2.3 Zeitlich-räumliche Signale und Systeme.- 3 Zeitlich-Räumliche Abtastung mehrdimensionaler Signale.- 3.1 Räumliche Abtastung zweidimensionaler Signale.- 3.2 Zeitlich-Räumliche Abtastung.- 3.3 Räumliche Bilddarstellung mit CCD-Sensoren und LC-Displays.- 3.4 Zeitlich-Räumliche Bilddarstellung mit CCD-Sensoren und LC-Displays.- 3.5 Zeitlich-Räumliche Bildabtastung im Zeilensprung.- 4 Diskrete Signale und lineare Systeme.- 4.1 Definition von diskreten Signalen, Wertefolgen.- 4.2 Lineare, Verschiebungsinvariante 1D-Systeme (LVI-Systeme).- 4.3 Lineare, Verschiebungsinvariante 2D-Systeme.- 4.4 1D-Übertragungsfunktion und Fouriertransformation.- 4.5 2D-Übertragungsfunktion und Fouriertransformation.- 5 Elementare Filterstrukturen und die z-Transformation.- 5.1 Differenzengleichungen zur Beschreibung von diskreten 1D-Systemen.- 5.2 Definition der z-Transformation.- 5.3 Konvergenzgebiet der z-Transformation.- 5.4 Eigenschaften und Sätze der z-Transformation.- 5.5 Rücktransformation der z-Transformation.- 5.6 Elementare Strukturen eindimensionaler digitaler Filternetzwerke.- 5.7 Zweidimensionaler Filter und ihre Beschreibungsgrundlagen.- 6 Diskrete Fouriertransformation.- 6.1 Eindimensionale diskrete Fouriertransformation.- 6.2 Schnelle Fouriertransformation.- 6.3 Zweidimensionale diskrete Fouriertransformation.- 6.4 Beziehungen zwischen der 2D-DFT und der diskreten Cosinus-Transformation.- 7 Entwurf von IIR-Filtern.- 7.1 Zum direkten IIR-Filterentwurf im z-Bereich.- 7.2 Ausgewählte Analogfilter bei Toleranzvorgaben im Frequenzbereich.- 7.3 Filterentwurf mit der Impulsinvarianz-Methode.-7.4 Filterentwurf durch die bilineare Transformation.- 8 Eigenschaften und Entwurf von FIR-Filtern.- 8.1 Eigenschaften nichtrekursiver Filter.- 8.2 FIR-Filter-Entwurf, Minimierung der mittleren quadratischen Abweichung.- 8.3 FIR-Filterentwurf mit Fenstersequenzen.- 8.4 FIR-Filter mit Tschebyscheff-Verhalten.- 9 Eigenschaften und Entwurf von 2D-FIR-Filtern für Bildsignale.- 9.1 Entwurf von 2D-FIR-Filtern mit Hilfe von Fenstertechniken.- 9.2 Entwurf von 2D-FIR-Filtern mit Hilfe der McClellan Transformation.- 9.3 FIR-Filter für Bildsignale.- 9.4 Optimierung von Bildsignalfiltern durch Evolutionsstrategien.- 10 Operatoren zur Bildbearbeitung.- 10.1 Generelle Konzepte der Bildsignalverarbeitung.- 10.2 Grauwerttransformationen.- 10.3 Lokale Operatoren.- 10.4 Kantendetektion und Kantenlokalisation.- 10.5 Morphologische Operatoren zur Bildbearbeitung.- 11 Grundlagen nichtlinearer Filter.- 11.1 Medianfilter.- 11.2 Kantenerhaltung durch Medianfilter.- 11.3 Deterministische Eigenschaften von Medianfiltern.- 11.4 Statistische Beschreibung von Rangordnungs- und Medianfiltern.- 11.5 Rauschreduktion durch Medianfilter.- 11.6 Schwellwertzerlegung bei Medianfiltern.- 11.7 Gewichtete Medianfilter.- 11.8 Weitere Formen nichtlinearer Filter.- Anhang: Verzeichnis der verwendeten Formelzeichen und Abkürzungen.- Stichwortverzeichnis.
1 Einführung.- 2 Mehrdimensionale Signale und Systeme.- 2.1 Eindimensionale Signale und Systeme.- 2.2 Eigenschaften und Beschreibungsformen mehrdimensionaler Signale und Systeme.- 2.3 Zeitlich-räumliche Signale und Systeme.- 3 Zeitlich-Räumliche Abtastung mehrdimensionaler Signale.- 3.1 Räumliche Abtastung zweidimensionaler Signale.- 3.2 Zeitlich-Räumliche Abtastung.- 3.3 Räumliche Bilddarstellung mit CCD-Sensoren und LC-Displays.- 3.4 Zeitlich-Räumliche Bilddarstellung mit CCD-Sensoren und LC-Displays.- 3.5 Zeitlich-Räumliche Bildabtastung im Zeilensprung.- 4 Diskrete Signale und lineare Systeme.- 4.1 Definition von diskreten Signalen, Wertefolgen.- 4.2 Lineare, Verschiebungsinvariante 1D-Systeme (LVI-Systeme).- 4.3 Lineare, Verschiebungsinvariante 2D-Systeme.- 4.4 1D-Übertragungsfunktion und Fouriertransformation.- 4.5 2D-Übertragungsfunktion und Fouriertransformation.- 5 Elementare Filterstrukturen und die z-Transformation.- 5.1 Differenzengleichungen zur Beschreibung von diskreten 1D-Systemen.- 5.2 Definition der z-Transformation.- 5.3 Konvergenzgebiet der z-Transformation.- 5.4 Eigenschaften und Sätze der z-Transformation.- 5.5 Rücktransformation der z-Transformation.- 5.6 Elementare Strukturen eindimensionaler digitaler Filternetzwerke.- 5.7 Zweidimensionaler Filter und ihre Beschreibungsgrundlagen.- 6 Diskrete Fouriertransformation.- 6.1 Eindimensionale diskrete Fouriertransformation.- 6.2 Schnelle Fouriertransformation.- 6.3 Zweidimensionale diskrete Fouriertransformation.- 6.4 Beziehungen zwischen der 2D-DFT und der diskreten Cosinus-Transformation.- 7 Entwurf von IIR-Filtern.- 7.1 Zum direkten IIR-Filterentwurf im z-Bereich.- 7.2 Ausgewählte Analogfilter bei Toleranzvorgaben im Frequenzbereich.- 7.3 Filterentwurf mit der Impulsinvarianz-Methode.-7.4 Filterentwurf durch die bilineare Transformation.- 8 Eigenschaften und Entwurf von FIR-Filtern.- 8.1 Eigenschaften nichtrekursiver Filter.- 8.2 FIR-Filter-Entwurf, Minimierung der mittleren quadratischen Abweichung.- 8.3 FIR-Filterentwurf mit Fenstersequenzen.- 8.4 FIR-Filter mit Tschebyscheff-Verhalten.- 9 Eigenschaften und Entwurf von 2D-FIR-Filtern für Bildsignale.- 9.1 Entwurf von 2D-FIR-Filtern mit Hilfe von Fenstertechniken.- 9.2 Entwurf von 2D-FIR-Filtern mit Hilfe der McClellan Transformation.- 9.3 FIR-Filter für Bildsignale.- 9.4 Optimierung von Bildsignalfiltern durch Evolutionsstrategien.- 10 Operatoren zur Bildbearbeitung.- 10.1 Generelle Konzepte der Bildsignalverarbeitung.- 10.2 Grauwerttransformationen.- 10.3 Lokale Operatoren.- 10.4 Kantendetektion und Kantenlokalisation.- 10.5 Morphologische Operatoren zur Bildbearbeitung.- 11 Grundlagen nichtlinearer Filter.- 11.1 Medianfilter.- 11.2 Kantenerhaltung durch Medianfilter.- 11.3 Deterministische Eigenschaften von Medianfiltern.- 11.4 Statistische Beschreibung von Rangordnungs- und Medianfiltern.- 11.5 Rauschreduktion durch Medianfilter.- 11.6 Schwellwertzerlegung bei Medianfiltern.- 11.7 Gewichtete Medianfilter.- 11.8 Weitere Formen nichtlinearer Filter.- Anhang: Verzeichnis der verwendeten Formelzeichen und Abkürzungen.- Stichwortverzeichnis.
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