Contrast en filters

U bent hier

Samenvatting

Dataverwerving

 

Contrast en filters

Contrastverbetering

Hoe verbeteren we het beeld: iets meer contrast

Met de meeste systemen voor digitale beeldweergave kunnen we per basiskleur 256 intensiteitswaarden onderscheiden. Een beeld dat volledig gebruik maakt van al deze waarden (dit wil zeggen ook de waarden 0 en 255) heeft een uitstekend contrast (het kleurengamma strekt zich uit van zwart tot wit en bevat volledig gesatureerde kleuren). Een beeld dat daarentegen slechts een smal bereik van waarden bestrijkt, geeft een zwak contrast ("grijsachtig").

Het bovenste beeld heeft een zwak contrast. De histogrammen onder in het beeld laten zien dat de waargenomen digitale waarden slechts enkele tientallen waarden bestrijken in de rode en groene spectrale banden, en nog minder in de blauwe band. Deze histogrammen tonen ook dat de blauw- en groenwaarden globaal hoger liggen dan de roodwaarden, wat verklaart dat het beeld er overwegend groen-blauw uitziet.

In het onderste beeld heeft men een contrastspreidingsfunctie toegepast, dit wil zeggen dat de digitale waarden van het oorspronkelijke beeld gewijzigd werden volgens een specifieke lineaire functie voor elk van de 3 bestanddelen RGB (V'R = kR*VR + cR), zodat alle mogelijke waarden gebruikt worden (0-255).

Deze functie wordt bijna altijd toegepast voor de analyse van teledetectiebeelden. De sensoren van de aardobservatiesatellieten zijn immers afgesteld om sterk uiteenlopende weerkaatsingen te kunnen registreren, zoals woestijnen en pakijs (sterk weerkaatsende gebieden), of tropisch regenwoud en oceanen (zeer donkere gebieden).

Filters

Filteren is een bewerking om de leesbaarheid van de beelden te verbeteren en/of er bepaalde inlichtingen uit te halen. Het principe is dat de numerieke waarde van elke pixel gewijzigd wordt in functie van de waarden van de omringende pixels. Door bijvoorbeeld de waarde van elke pixel te vervangen met het gemiddelde van zichzelf en de 8 omringende pixels, kan men het beeld "afvlakken": de fijnste details verdwijnen en het beeld lijkt vager. Voor deze bewerking berekent men voor elke pixel de som van het product van de waarden van de omgevende pixels met coëfficiënten aanwezig in een tabel. Dezelfde bewerking wordt dan uitgevoerd voor de volgende pixel, en daarom wordt deze procedure "filteren met een mobiel venster" genoemd.

Ditzelfde "mobiele venster" werd toegepast op de 3 banden (rood, groen en blauw) van het volgende beeld (linkerdeel). In het gefilterde beeld zijn talrijke fijne details verdwenen (haren, een deel van de wimpers, enz.), en het beeld lijkt minder scherp. Dit type filtering, waarbij kleine details (d.w.z. met hoge ruimtelijke frequenties) geëlimineerd worden, wordt ook "laagdoorlaatfilter" genoemd.

Door de coëfficiënten van het "mobiele venster" aan te passen, kan men ook filters vormen die bepaalde lijnen in het beeld accentueren. 
De waarden van filter A versterken (donker grijs) de verticale grenzen in het beeld, terwijl filter B visueel de horizontale grenzen versterkt. Deze effecten zijn bijzonder goed zichtbaar aan de rand van de iris van het oog.

Door de filtertechniek kan men ook de waargenomen scherpte van de beelden versterken. In het volgende voorbeeld werd een panchromatisch SPOT-beeld (pixels van 10m) van Brussel gecorrigeerd met een filter die de lokale contrasten versterkt (oorspronkelijk beeld links). Het rechterbeeld lijkt dus veel scherper, zelfs als in werkelijkheid deze bewerking geen nieuwe informatie oplevert.