Bildverarbeitung durch das visuelle System

Bei dem Einsatz von optischen Sensorsystemen im industriellen Bereich laBt sich in vielen Fallen die optische Eingangsinformation "maschinengerecht" gestalten. Hier lassen sich passende ad hoc Losungen finden ohne eine be sondere Kenntnis der Verarbeitungsstrategien eines biologischen visuellen Systems. Wesentlich schwieriger und technisch weitgehend ungelost ist das Problem, das Bild einer natUrlichen Szene automatisch in sinnvolle Bestand teile zu zerlegen. Ein systematischer Weg, urn zunachst die fundamental en Verarbeitungsvor schriften eines visuellen Systems zu erfassen, besteht aus den folgenden vier Schritten genaue Beschreibung des Verarbeitungszieles und der zur VerfUgung stehenden Eingangsdaten, theoretisches Konzept zur Berechnun~ einer eindeutigen Zuordnung einer internen Szenendarstellung zum obje tiv erfaBbaren Szeneninhalt, Entwurf und Anwendung spezieller Rechenvorschriften zur richtigen Interpretation der Eingangsdaten, Test, ob ein biologisches visuelles System diesen speziellen Algo rithmus verwendet. Bei dieser Vorgehensweise liegt der Schwerpunkt der Forschung auf dem Ge biet der mathematischen Modellbildung und Rechnersimulation. DaB Uber den heutigen technischen Stand hinaus die Losung einer Vielzahl von Erkennungsaufgaben auch in sehr komplex strukturierten Szenen moglich ist, beweisen die Leistungen unseres eigenen Sehsystems, welche in diesem Sinne eine Herausforderung an den Techniker darstellen. In diesem System wurden im Laufe der Evolution Prinzipien verwirklicht, mit deren Hilfe das auBerordentlich variable Erscheinungsbild unserer Umwelt richtig interpre tiert und zur Programmierung motorischer Aktivitaten herangezogen werden kann.

Inhalt

1. Einführung: Sehen ist der aktive Aufbau einer symbolischen Beschreibung der Außenwelt.- 1.1 Literatur.- 2. Das Bild auf der Retina des Auges.- 2.1 Die Außenwelt.- 2.2 Bildentstehung.- 2.3 Bildbeschreibung.- 2.4 (Modulations-) Übertragungsfunktion.- 2.5 Technische Maßnahmen zur Bildverbesserung.- 2.6 Literatur.- 3. Filteroperationen der Retina.- 3.1 Nervöse Verschaltung, Rezeptive Felder.- 3.2 Kontrast, Auflösungsvermögen.- 3.3 Rezeptorkennlinien, globale und locale Adaptation.- 3.4 Technische Anwendungen: Lokaladaptation, variable Bildauflösung.- 3.5 Literatur.- 4. Abtastung der Umwelt durch Augen- und Kopfbewegungen.- 4.1 Willkürliche und unwillkürliche Augenbewegungen.- 4.2 Das nutzbare Sehfeld.- 4.3 Koordination von Kopf- und Augenbewegungen, Bezugssysteme.- 4.4 Technische Anwendungen: Steuerung technischer Systeme über Kopfbewegungen.- 4.5 Literatur.- 5. Merkmalextraktion im visuellen Cortex.- 5.1 Architektur und Übertragungseigenschaften.- 5.2 Kanten.- 5.3 Textur.- 5.4 Stereosehen.- 5.5 Literatur.