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Vimage Grundlagen

Resamplingmodelle der geometrischen Transformation

Über die Art der Interpolation

Bei geometrischen Transformationen entstehen neue Pixelkoordinaten. Diese sind dann oft gebrochenzahlig. Beispielsweise müssen bei einer dreifachen Bildvergrößerung zwischen den Pixelkoordinaten 1 und 2 Neupunkte an den Stellen 1,33 und 1,66 eingeschaltet werden. Welche Grauwerte schreibt man nun auf derartige unrunde Pixelkoordinaten? Diese Aufgabe lässt sich mittels einer Interpolation über benachbarte Grauwerte lösen. Die verschiedenen Ansätze, die Vimage hierfür bereithält, werden als Resamplingmodelle zusammengefasst.

Was passiert, wenn dieses Bild ...

... vergrößert wird?

Nächster Nachbar

Das Resamplingmodell „Nächster Nachbar“ bedeutet, die Koordinaten-Nachkommastellen zu runden:

Vorteil: Es entstehen keine neuen Grauwerte. Dies ist manchmal vorteilhaft. Das Verfahren ist etwas schneller, als die anderen Verfahren.
Nachteil: Zwischen den Pixeln entstehen Grauwertsprünge. Dadurch können größere Pixelquadrate entstehen. Das Bild wird „pixelig“.


Bilineare Interpolation

Hier werden die Grauwerte unrunder Pixelkoordinten ermittelt, indem zwischen den Grauwerten an zwei benachbarten Stützstellen linear (d. h. anhand einer Verbindungsstrecke) interpoliert wird.

Vorteil: Viel ausgeglicheneres Interpolationsergebnis, als bei Interpolation mit nächstem Nachbarn. Im Gegensatz zu kubischer Interpolation kein Überschwingen.
Nachteil: In den Pixeln können Grauwertknicke entstehen. Diese können visuell als schwache Störstrukturen ins Gewicht fallen.


Bikubische Interpolation (4 gleichabständige Stützstellen)

Hier werden die Grauwerte unrunder Pixelkoordinten ermittelt, indem zwischen vier benachbarten Stützstellen kubisch (d. h. anhand einer kubischen Parabel) interpoliert wird.

Vorteil: Visuell das besten Interpolationsergebnis.
Nachteil: Es kann ein gewisses Überschwingen auftreten. Darunter ist zu verstehen, dass eine Grauwertkante 0 0 0 255 255 255 z. B. zu

      0 0 0 0 -12 -16 0 81 173 255 270 267 255 255 255 255

interpoliert wird. Es treten also Grauwerte unter Null und über 255 auf. (Außerdem hat die Methode einen kleinen akademischen Nachteil: Es verbleiben geringe Restknicke 3. Ordnung - die allerdinge praktisch nicht erkennbar sind.)


Bikubische Splineinterpolation

Hier werden die Grauwerte unrunder Pixelkoordinten ermittelt, indem zwischen zwei benachbarten Stützstellen und den Anstiegen in diesen Stützstellen kubisch interpoliert wird.

Vorteil: Ebenfalls sehr gute Interpolationsergebnis. Dieses ist völlig stetig, d. h. knickfrei.
Nachteil: Etwas stärkeres Überschwingen als bei kubischer Interpolation über 4 Stützstellen. Besagte Grauwertkante 0 0 0 255 255 255 wird zu

      0 0 0 0 -9 -19 0 76 180 255 274 264 255 255 255 255

interpoliert. Es treten also auch hier Grauwerte unter Null und über 255 auf.

Auch der Akademiker kann vollendet zufrieden sein: Die Splineinterpolation führt zu völlig stetigen Ergebnissen.


Wahl des Resamplingmodells

Die Resamplingmodellauswahl ist eine Option. Das Resamplingmodell wird durch eine Einstellung im Optionsfenster Datei/Optionen/Vimage - Allgemeine Optionen Man stelle die Option Geometrie-Interpolationsart auf einer Der Werte 1 bis 4. Die Optionen werden in der Registry gespeichert. Eine einmalige Einstellung gilt folglich für alle nachfolgenden Vimage-Aufrufe bis auf Widerruf.

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