Das vorliegende Buch ist aus einem Skript zur Vorlesung "Digitale Bildverarbeitung" in den Fachbereichen Informatik/Mathematik und Elektrotechnik an der Fachhochschule München, sowie Kursen über "Digitale Bildverarbeitung und Mustererkennung" der Carl-Cranz-Gesellschaft und über "Mathematische Morphologie und Digitale Bildverarbeitung" der Fachhochschule München und der École des Mines de Paris, Centre de Morphologie Mathéematique, hervorgegangen. Die Auswahl des Stoffes wurde insbesondere durch die Unterrichtserfahrung bestimmt.
Allen potentiellen Anwendern möchte dieses Buch eine Einführung und einen überblick über die Methoden der digitalen Bildverarbeitung geben. Leser, die Erfahrungen in der Bildverarbeitung haben, können aus dem Erfahrungsschatz des Autors Anregungen erhalten. Es werden keine Programmierkenntnisse vorausgesetzt.
Der Aufbau des Buches gliedert sich in die klassischen Gebiete der Bildverarbeitung: Bilderfassung, Bildvorverarbeitung, Segmentierung, Merkmalsextraktion und Klassifikation. In diesem Buch nehmen insbesondere die Mathematische Morphologie und die Fouriertransformation von Bildern eine wichtige Stelle ein. Beides sind konträre Gebiete, die aber aus einem modernen Bildverarbeitungssystem nicht wegzudenken sind. Die Mathematische Morphologie, nach der Schule in Fontainebleau, hat ihre Berechtigung durch eine große Zahl von Anwendungen gefunden, in denen diese Methoden erfolgreich eingesetzt werden. Die Fouriertransformation von Bildern ist eine Grundlage der Bildverarbeitung, die zum tieferen Verständnis der Abtastung und Signalstruktur von Bildern gebraucht wird, und die zur Entwicklung von Optimalfiltern notwendig ist.
Da die Bildverarbeitungsmethoden nur in Verbindung mit konkreten Anwendungen ihre Leistungsfähigkeit unter Beweis stellen können, wurde in diesem Buch auf praktische Beispiele besonderer Wert gelegt. Aufgrund meiner langjährigen Tätigkeit in einem Forschungszentrum auf dem Gebiet der medizinischen Bildverarbeitung sind insbesondere medizinische Beispiele eingearbeitet.
Die Erfahrung in der Unterrichtung von Studenten hat gezeigt, daß die Vermittlung dieses Stoffes in Verbindung mit praktischen Übungen besonders effektiv ist. Dazu wurde das Programm IMAGE konzipiert und über viele Jahre dahingehend entwickelt, daß es für praktische Übungen geeignet ist, die begleitend zum Stoff des Buches laufen. IMAGE hat eine leicht zu erlernende Kommandosprache und erlaubt, Prozeduren zu erstellen, mit denen man komplexere Bildverarbeitungsmethoden realisieren kann. Es ist dabei nicht die Absicht, die Programmierkenntnisse in den Vordergrund zu stellen, sondern die Methoden der Bildverarbeitung z.B. am PC auszuprobieren. Es wird weiter beabsichtigt, dem Leser auf einfache Weise die Möglichkeit zu geben, eigene Bildverarbeitungsideen zu verwirklichen, indem er für dieses Programm eigene Prozeduren erstellt. Die im Buch dargebotenen Beispiele und Bilder wurden ebenfalls mit dem Programm IMAGE erstellt.
Obwohl der Inhalt des Buches auch ohne dieses Programm durchgearbeitet werden kann, sind für den am Programm Interessierten Hinweise enthalten. Auch in den Übungen wird Bezug genommen auf das Programm. Eine PC-Version von IMAGE unter MS-DOS, zusammen mit einer Beschreibung und Beispielen, ist über den Teubner-Verlag im Buchhandel erhältlich. Da IMAGE in der Zwischenzeit auf unterschiedlichen Betriebssystemen und Rechnern implementiert ist, kann eine Vollversion von IMAGE für verschiedene Systeme direkt über den Autor bezogen werden.
Allen Personen, die an der Entstehung dieses Buches in irgendeiner Weise mitgewirkt haben, möchte ich an dieser Stelle recht herzlich danken. Zunächst gilt mein Dank meinen früheren Kollegen aus meiner Forschungstätigkeit bei der GSF für die Projektzusammenarbeit und viele Diskussionen. An der Fachhochschule München möchte ich meinen Kollegen Herrn Prof. Dr. P. Haberäcker, Herrn Prof. Dr. K. Köhler und Herrn Prof. H. Ostermaier für Diskussionen, Anregungen und die Durchsicht von Teilen des Manuskripts danken. Herrn Prof. Dr. W. Stolz, von der Universität Regensburg, mit dem ich seit vielen Jahren auf dem Gebiet der medizinischen Bildverarbeitung zusammenarbeite, gilt mein Dank für seine Anregungen sowie die Bereitstellung von Material. Bei Herrn Dr. F. Meyer und Herrn Dipl.-Ing. T. Jochems vom Centre de Morphologie Mathématique in Fontainebleau, mit denen ich gemeinsam Kurse in München veranstaltet habe, möchte ich mich für die Durchsicht des Kapitels Mathematische Morphologie, sowie wertvolle Anregungen und Diskussionen bedanken. Auch bei meinen Mitarbeitern, die mich bei der Fertigstellung des Manuskripts tatkräftig unterstützt haben, möchte ich mich ganz herzlich bedanken. Insbesondere hat Herr Dipl.-Ing. E. Wiedemann Zeichnungen angefertigt und Herr Dipl.-Inf. S. Hergeth Unterstützung beim LATEX-System gegeben, mit dem dieses Buch geschrieben wurde. Den Hörern meiner Vorlesungen und Kurse sei für ihre Fragen und Diskussionsbeiträge gedankt. Nicht zuletzt gilt mein Dank Herrn Dr. Schlembach vom Teubner-Verlag für seine Geduld mit der Fertigstellung des Manuskripts und seine Unterstützung, dieses Buch mit relativ vielen Bildern herauszubringen.
Ich bin allen Lesern dankbar, die sich kritisch zu diesem Buch äußern, Verbesserungen oder Ergänzungen vorschlagen und auf Unstimmigkeiten und Fehler aufmerksam machen.
München, Juli 1993 Wolfgang Abmayr