billedbehandling

© NOAA/Henrik Søgaard

Billedbehandling. Billede taget fra satellit 900 km over Jorden. Måling af den termisk infrarøde stråling viser, at Østersøens temperatur ligger 5-6 °C under Nordsøens. Over land viser reflekteret sollys mængden af grøn vegetation. Billedet er taget i maj, og arealer med vinterafgrøder har høje værdier, mens København har lave.

billedbehandling, eng. digital image processing, datamatisk bearbejdning af digitale billeder. Et digitalt billede er en rektangulær opstilling af pixels (billedelementer), der hver typisk indeholder et heltal, intensiteten, mellem 0 og 255. På en grafisk dataskærm vises værdien 0 som sort og 255 som hvid; de mellemliggende værdier vises som forskellige grader af grå.

Billederne optages almindeligvis ved brug af et kamera tilsluttet en computer med særligt hardware til digitalisering af billeder. Andre billeddannende sensorer anvender bl.a. ultralyd og radar.

Simpel billedbehandling kan omfatte støjfiltrering, kontrastfremhævning og komposition af sammensatte billeder. For farvebilleder, der består af et rødt, et grønt og et blåt billedplan (RGB-format), er justering af farvebalancen en typisk operation.

Mere avanceret billedbehandling kan omfatte en datamatisk opdeling af billedet i objekter. Denne analyse kan danne udgangspunkt for genkendelse af afbildede genstande og karakterisering af disse ved størrelse, form, farve etc. Dette anvendes bl.a. inden for automatisk kvalitetskontrol og sortering, analyse af mulige kromosomdefekter i fostervandsprøver, kontrastfremhævning af røntgenbilleder og afgrødevurdering ud fra satellitbilleder. Ved analyse af sekvenser af billeder er det muligt at kortlægge objekters bevægelser, hvilket kan udnyttes fx i trafikkontrol. Ved samtidig analyse af billeder optaget med forskellige kameraer rettet mod den samme scene kan afstanden til scenens objekter bestemmes. Dette kan fx udnyttes ved topografisk kortlægning ud fra luftfotos.

Et eksempel på en simpel metode til billedbehandling er bortfiltrering af støj i et billede. Den observerede billedintensitet i hver pixel beskrives ved summen af en ideel intensitet og et støjbidrag, der kan antage positive så vel som negative værdier. I én metode til støjfiltrering beregnes den filtrerede værdi i hver pixel ved gennemsnittet af de observerede værdier i det aktuelle pixels nærmeste omegn. Denne metode vil dog ofte sløre skarpe kontraster i billedet, hvilket vil forringe indtrykket. Alternativt kan en tilnærmelse til den ideelle værdi beregnes ved medianen af billedværdierne i omegnen. Benyttes en kvadratisk omegn på fem gange fem pixels, er medianen den midterste (den trettende) værdi i en sorteret liste over de 25 værdier. Denne metode vil bevare kontrasterne i billedet og samtidig fjerne meget af støjen.

Datamatisk billedbehandling er meget resursekrævende mht. både antallet af regneoperationer og lagerforbrug. Et billede rummer ofte flere millioner pixels, og selv simple operationer kræver mange regneoperationer pr. pixel. Mange avancerede operationer er så komplekse, at det er nødvendigt at anvende kraftige computere.

Sammenlignet med den lethed og hurtighed, hvormed mennesket opfatter og bearbejder synsindtryk, er datamatisk billedbehandling både langsom og primitiv. Hjernens måde at bearbejde synsindtryk på er kun delvist kortlagt, men hvad man ved om hjernens billedbehandling lader sig ikke nemt implementere i computere. Computere mestrer dårligt hjernens evne til parallel processering. Datamatisk simulering af menneskets synsevne vil således ikke være mulig foreløbig.

Med udbredelsen af digitalkameraer siden midten af 1990’erne er software til billedbehandling blevet udbredt blandt både professionelle og hobbyfotografer. Digitale kameraer kan dog ikke altid kan give en tilstrækkelig god kvalitet, hvorfor billedet ofte efterbehandles digitalt. Ved digital billedbehandling kan elementer fra forskellige optagelser kombineres og justeres for at give det færdige billede det ønskede udtryk.