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 BILDRESTAURATION

    Veröffentlichungen
Auf dem Gebiet der Bilddatenrestauration richtet sich unsere Aufmerksamkeit vor allem auf statistische Lösungsansätze, insbesondere Bayes'sche Schätzverfahren mit verschiedenen Varianten der Regularisierung durch freiheitsgradreduzierte Lösungsbeschreibungen, wie z.B. das pixonen®­basierte Lösungsaufbaumodell.

Jedem Restaurationsprozess liegt ein Modell zur Beschreibung der Bilddatenentstehung zugrunde, das eine Vorstellung darüber beinhaltet, wie die vorliegenden Messdaten zustande gekommen sind. Dieses Modell umfasst alle wesentlichen Einflüsse, die bei der bildhaften Abbildung der unbekannten Messdatenursache zu den vorliegenden orts- und wertdiskreten Messdaten auftreten.
Die deterministischen Einflüsse werden hierbei durch lineare bandbegrenzende Abbildungen und nichtlineare Punktabbildungen dargestellt. Alle übrigen Signalbestandteile werden als das Ergebnis eines stochastischen Prozesses modelliert und entsprechend statistisch beschrieben.
Gegenstand der Restauration ist die formale Um­keh­rung der deter­mi­ni­sti­schen Vor­gänge bei der Daten­ent­stehung. Die schlechte Kon­di­tio­nie­rung die­ses in­ver­sen Pro­blems macht eine Sta­bi­li­si­erung (Re­gu­la­ri­sie­rung) der Lö­sung durch a pri­ori-An­nahmen (Vor­wis­sen) zum er­war­te­ten Lö­sungs­auf­bau und zu be­stimm­ten Lö­sungs­ei­gen­schaf­ten not­wen­dig. Die Art und Weise der Pro­blem­re­gu­la­ri­sie­rung ist für die er­ziel­bare Qua­li­tät und die nach­fol­gen­de bild­ana­ly­tische Ver­wert­bar­keit der Er­geb­nis­se von ent­schei­den­der Be­deu­tung.
Das dafür von uns fort­ent­wickel­te voll­para­me­tri­sche pixonen®basierte Lö­sungs­auf­bau­mo­dell ist eine Variante des sehr lei­stungs­fä­higen und uni­ver­sel­len Pi­xonen­prin­zips zur Re­gu­la­ri­sie­rung in­ver­ser Problem­stellun­gen.

Ein Anwendungsgebiet der pixonenbasierten Regularisierung ist die Restauration von digitalisierten Fotoplatten astronomischer Himmelsüberwachungsaufnahmen der Sternwarte Sonneberg.
Im Gegensatz zur direkten optischen Abbildung auf CCD-Sensoren sind die digitalisierten Plattenscans das Ergebnis einer mehrstufigen Abbildung. Hierbei erfolgt zunächst die optische Abbildung auf die Fotoplatte und darauf folgend die ortsdiskrete Abtastung durch einen Plattenscanner. Dies macht es notwendig, neben dem Einfluss der Instrumentenoptik auch die nichtlinearen Eigenschaften der photographischen Abbildung (Densitometrie) sowie die Eigenschaften des Scanners in die Datenmodellierung einzubeziehen. Die komplexen Signaleigenschaften der Messdaten erfordern daher leistungsfähige Verfahren zur Datenrestauration.
Bildausschnitt der Spiralgalaxy M31 Restaurierter Bildausschnitt der Spiralgalaxy M31  mit iterativem pixonenbasiertem Ansatz unter Einbeziehung der sensitometrischen Eigenschaften der Filmemulsion
Teilbildausschnitt der Spiralgalaxy M31
(mit freundlicher Genehmigung der Sternwarte Sonneberg) in einem Plattenbereich mit starkem Astigmatismus
Restaurierter Teilbildausschnitt mit iterativem pixonenbasiertem Ansatz
Bildausschnitt der Spiralgalaxy M31 in Konturdarstellung Restaurierter Bildausschnitt der Spiralgalaxy M31  in Konturdarstellung
Bildausschnitt der Spiralgalaxy M31 inklusive der Begleitgalaxien M32 und M110 in einem Plattenbereich mit starkem Astigmatismus (Konturdarstellung) Restaurierter Bildausschnitt mit iterativem pixonenbasiertem Ansatz (Konturdarstellung)
Weitere Anwendungsbereiche finden sich überall dort, wo aus stark gestörtem, unvollständigen Datenmaterial vertrauenswürdige, das heißt artefaktfreie Lösungen abgeleitet werden müssen. An erster Stelle ist hierbei die bildgebende Medizin oder die Analyse physikalischer Phänomene, wie z.B. flächig erfasste Oberflächenpotentiale bei AFM-Sondermodi, zu nennen.
Rico Nestler:
Freiheitsgradregularisierte Lösungsbeschreibungen in der wissenschaftlichen Bild-
analyse
am Beispiel der Restauration astronomischer Himmelsüberwachungsaufnahmen

          

Stichworte: Bildrestauration, Regularisierung, Pixonenmethode, parametrischer Lösungsaufbau, astronomische Datenanalyse

343 Seiten, Paperback, ISBN: 978-3-938843-74-1
Erhältlich direkt über Verlag ISLE Steuerungstechnik und Leistungselektronik oder www.buchhandel.de
Freiheitsgrad-regularisierte Entfaltung mit multivariaten Bildmodellen Nestler, Franke, in VDI/VDE-GMA Forum Bildverarbeitung 2010, F.P. Leon, M. Heinzmann (Hrsg.), Regensburg, Dez. 2010, KIT Scientific Publishing, ISBN:978-3-86644-578-9, S. 71-82, Dez. 2010
Speeding Up Powerful State-of-the-Art Restoration Methods with Modern Graphics Processors, Kubertschak, Nestler, Franke, International Conference on Computer Vision and Graphics (ICCVG 2010), Warsaw, Poland, 20-22 September 2010, appeared in Proceedings Part II, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, ISBN: 978-3-642-15909-1, S. 81-88, September 2010
Freiheitsgradregularisierte Entfaltung von Messdaten aus AFM-Sondermodi, Nestler, Machleidt, Sparrer, Franke, Erstveröffentlichung in tm-Technisches Messen 75 (2008) 10,
"Bildverarbeitung in der Mess- und Automatisierungstechnik", http://www.tm-messen.de,
S. 547, Oktober 2008
Regularisierte Ansätze zur Restauration von Messdaten aus AFM-Sondermodi, Nestler, Machleidt, Sparrer, Franke, Beitrag auf der VDI-Fachtagung "Bildverarbeitung in der Mess- und Automatisierungstechnik", Regensburg, 27.-28. November 2007
Pixonenbasierte Restauration digitalisierter Fotoplatten, Nestler, Veröffentlichung und Vortrag im Rahmen des Internationalen Wissenschaftlichen Kolloquiums (IWK) 2003 an der Technischen Universität Ilmenau
Internationales Wissenschaftliches Kolloquium (IWK) 2002 an der Technischen Universität Ilmenau (Posterveröffentlichung)
Printversion Restoration of Digitized Astonomical Plates with the Pixon Method, Hiltner, Nestler, Kroll, Franke, Astronomical Data Analysis Software and Systems XII ASP Conference Series, Vol. 295, 2003 H. E. Payne, R. I. Jedrzejewski, and R. N. Hook, eds., S.407

Kontakt: Dr.-Ing. Rico Nestler, Tel.: 03677-689768-5
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