Maß für Helligkeitsänderung bei Graustufenbild

[Alexander H. (ill_son)]

Hallo,

ich beschäftige mich gerade für eine Belegarbeit mit 
Bildmerkmalserkennung und mache ein paar Versuche mit verschiedenen 
Algorithmen. Nun möchte ich testen, wie gut die funktionieren, wenn sich 
Helligkeit und Kontrast ändern. Die Änderung möchte ich irgendwie 
angeben, in Oktaven oder Dekaden oder sowas. Welches Maß kann ich da 
verwenden, wenn ich z.B. bei einem Graustufenbild (0 - 255) alle Werte 
um, sagen wir 20 erhöhe. Ich bräuchte einen Bezug, damit man das 
irgendwie bewerten kann.

Danke und Grüße, Alex

[Rainer Z. (razi)]

Hai!

Alexander H. schrieb:
> ich beschäftige mich gerade für eine Belegarbeit mit
> Bildmerkmalserkennung und mache ein paar Versuche mit
> verschiedenen Algorithmen. Nun möchte ich testen, wie
> gut die funktionieren, wenn sich Helligkeit und
> Kontrast ändern. Die Änderung möchte ich irgendwie
> angeben, in Oktaven oder Dekaden oder sowas.

Ja, okay. Oktave ist Verhaeltnis 2:1, Dekade 10:1.
Prozent geht auch, oder dB.

> Welches Maß kann ich da verwenden, wenn ich z.B. bei
> einem Graustufenbild (0 - 255) alle Werte um, sagen
> wir 20 erhöhe. Ich bräuchte einen Bezug, damit man das
> irgendwie bewerten kann.

Die Frage ist meiner Meinung nach so nicht beantwortbar,
weil eine solche Aenderung keinen physikalischen
Hintergrund hat. Deswegen haben Optik, Phototechnik usw.
dafuer keinen Begriff.

"Helligkeit" ist einfach Lichtmenge. Wenn die beleuchtende
Lampe 10% heller ist, ist die photographierte Szene auch
10% heller, und die Helligkeit aller Bilddetails ist genau
um 10% groeszer. Helligkeit haengt von der Beleuchtung ab.

"Kontrast" ist relativer Helligkeitsunterschied (ueblich
ist (H1 - H2) / H2). Wenn Du dieselbe Szene doppelt so hell
beleuchtest, verdoppeln sich die Helligkeiten aller
Bilddetails, und der Kontrast bleibt konstant. Kontrast
haengt von der Szenerie ab.

Wenn Du ein 8-bit-Graustufenbild hast, das je zur Haelfte
die Werte 0x00 und 0x02 enthaelt, ist Deine mittlere
Helligkeit 0x01, also 1 Digit (und damit sehr niedrig);
der Kontrast ist 100% - also sehr hoch.

Wenn Du zu diesem Bild 0xfd addierst, enthaelt das Bild je
zur Haelfte 0xfd und 0xff. Die Helligkeit ist jetzt sehr
hoch, der Kontrast irgendwo um 1% und sehr niedrig. Durch
die Addition aenderst Du immer beides gleichzeitig.

Ich wuerde es anders machen und gezielt entweder den
Bildkontrast oder die Helligkeit aendern. "Helligkeit
aendern" bedeutet einfach, alle Bildwerte mit (1+x) zu
multiplizieren. Die Helligkeitsaenderung ist dann gerade
100*x%.
Kontrast aendern muss auch gehen; mir faellt nur gerade
nicht ein, wie :-)

Grusz,
Rainer


Nachtrag: Mir ist doch gerade eingefallen, wie man den
Kontrast aendert, ohne die Helligkeit zu beeinflussen.
Man bestimmt zunaechst die mittlere Bildhelligkeit und
manipuliert dann die Differenz aller Pixel zur ermittelten
mittleren Bildhelligkeit.

Fuer Bewertung von Algorithmen ist uebrigens das
Verhalten bei unterschiedlichem Signal-Rausch-Abstand
ganz interessant...

[Alexander H. (ill_son)]

Danke für deinen ausführlichen Beitrag. Ich hatte in der Tat vor, erst 
Tests mit der Helligkeit und danach mit dem Kontrast zu machen. Soweit 
ich das gelesen habe, ist Helligkeitsänderung aber Addition desselben 
Wertes auf alle Punkte. Multiplikation mit einem Faktor wäre 
Kontraständerung. Zumindest ist das so beschrieben in den Papers, die 
ich zu den Algorithmen gelesen habe (SIFT und SURF). Ich werde erstmal 
das von die geschriebene in Matlab nachvollziehen und schauen, wie sich 
das auswirkt.

Beste Grüße, Alex

[Rainer Z. (razi)]

Hai!

Alexander H. schrieb:
> [...] Soweit ich das gelesen habe, ist Helligkeitsänderung
> aber Addition desselben Wertes auf alle Punkte. Multiplikation
> mit einem Faktor wäre Kontraständerung.

Diese Auffassung finde ich dermaszen ungewoehnlich, dass ich
fast versucht bin, sie falsch zu nennen. :^)

Ach so - Nachtrag: Ich gehe natuerlich von einem linear
quantisierten Graustufenbild aus. Wenn es z.B. logarithmisch
quantisiert ist, ist alles anders.

> Zumindest ist das so beschrieben in den Papers, die ich
> zu den Algorithmen gelesen habe (SIFT und SURF).

Ich zweifele nicht an Deinen Worten. Dennoch halte diese
Festlegung fuer voellig unphysikalisch. Vielleicht hast Du
auszer den erwaehnten Fachartikeln ja noch andere Quellen
im Zugriff, die Du zu den Begriffen befragen kannst.

Was ich zum Kontrast geschrieben habe, ist, wie ich auf die
Schnelle pruefen konnte, zumindest grob kompatibel zu dem,
was die Allwissende Muellhalde und mein "Lexikon der Optik"
(Brockhaus) sagen.

Grusz,
Rainer

[Robert L. (lrlr)]

>Graustufenbild
> 0x00 und 0x02 enthaelt, ist Deine mittlere
>Helligkeit 0x01, also 1 Digit (und damit sehr niedrig);
>der Kontrast ist 100% - also sehr hoch.

und wann genau , hat dann ein Bild NICHT 100% Kontrast ? ;-)

[Rainer Z. (razi)]

Hai!

Robert L. schrieb:
>> Graustufenbild 0x00 und 0x02 enthaelt, ist Deine
>> mittlere Helligkeit 0x01, also 1 Digit (und damit
>> sehr niedrig); der Kontrast ist 100% - also sehr hoch.
>
> und wann genau , hat dann ein Bild NICHT 100% Kontrast ? ;-)

?!?!?

Wenn das dunkelste Pixel einen Wert von z.B. 50 hat und das
hellste einen von 250, dann ist der Kontrast (250 - 50)/250,
das ist 0.8 bzw. 80%.

HTH

Grusz,
Rainer

[Robert L. (lrlr)]

lol

[Alexander H. (ill_son)]

@ Robert.L:

Magst Du vielleicht noch etwas mehr verraten außer lol? Offensichtlich 
weißt du es ja besser / anders. Da gib's doch bitte auch zum Besten.

Grüße, Alex

[Rainer Z. (razi)]

Hai!

Robert L. schrieb:
> lol

Ohh! Die Trolle sind schon geschluepft! Schoen!

Aber so spaet im Jahr? Der September ist doch schon
vorbei!? Hoffentlich kommen sie gut ueber den Winter,
die armen Wesen...

Grusz,
Rainer

[Robert L. (lrlr)]

vielleicht gibts hier ja jemanden, der den Bock hat es euch zu erklären, 
ich sicher nicht...

es gibt aber sowieso keine "Eindeutige" Möglichkeit bei einem bild den 
MaxKontrast zu ermitteln (dazu fehlen ein paar randbedingungen, 
Ausgabemedium vorallem..)

aber die Formel ((H1 - H2) / H2) ist jedenfalls Müll...

warum: du bist wohl der einzige auf der Welt der behauptet, dass ein 
invertiertes Bild plötzlich einen anderen Kontrast hat...

[Alexander H. (ill_son)]

Wie ein Blick zu Wikipedia verrät gibt's wohl unterschiedliche 
Definitionen für Kontrast.

(H1 - H2) / H2) ist gar nicht so verkehrt, (Hmax - Hmin) / Hmin steht im 
Wiki.

@ Robert L.: Wenn Du nichts konstruktives beitragen willst oder kannst, 
warum störts Du unangenehmer Zeitgenosse den Threat. Hast Du zu viel 
Zeit?

[Rainer Z. (razi)]

Hai!

Alexander H. schrieb:
> Wie ein Blick zu Wikipedia verrät gibt's wohl
> unterschiedliche Definitionen für Kontrast.

Richtig, das ist das Problem.

> (H1 - H2) / H2) ist gar nicht so verkehrt,
> (Hmax - Hmin) / Hmin steht im Wiki.

Ja, Grundmuster ist wohl immer "Differenz zweier Helligkeiten,
dividiert durch Helligkeit". Unterschiedlich ist nur, worauf
man normiert.

Wenn Du Zugriff auf passende Software hast (Photoshop, Gimp, ...)
und in den Beschreibungen nix findest, kannst Du's ja einfach
ausprobieren: Synthetisches Bild rein --> bearbeiten --> Bild
analysieren. Dann weisst Du, was die Programme unter den
jeweiligen Begriffen verstehen...

Grusz,
Rainer

[Rainer Z. (razi)]

Robert L. schrieb:

> aber die Formel ((H1 - H2) / H2) ist jedenfalls Müll...

Deswegen steht sie auch im "Lexikon der Optik".
Voellig klar.

[Robert L. (lrlr)]

>Voellig klar.

in DIESEM Zusammenhang (also wenn man einfach so mit den Pixelwerten 
rechnet..) ist sie Müll

und auch sonst nur für Sonderfälle geeignet...