Seminar Simulation und Bildanalyse mit Java

Prof. Dr. V. Schmidt, Prof. Dr. F. Schweiggert

• Einführung in Markov-Chain-Monte-Carlo
  (Monika Trapp, 19.05.03)
  • endliche Markov-Ketten
  • Metropolis-Hastings-Algorithmus
  • Gibbs-Sampler

  Literatur: [J.M.a] Kapitel 1, [J.M.b] Kapitel 1-4, [Lan02] Kapitel 8
  

• Perfekte Simulation (Johannes Ruf, 26.05.03)
  • Kopplung von Markov-Ketten
  • Perfekte Simulationsalgorithmen

  Literatur: [E.Th], [P./W.], [Lan02] Kapitel 9-10
  

• Einführung in die Bildanalyse - Grundlagenvortrag
  (Frank Fleischer, 16.06.03)
  • Vorstellung des Bildmodells und von möglichen Störungsarten
  • Bildanalyse mit Hilfe von Markov Random Fields und mit dem Bayesschen Ansatz
  • Vertiefung des Bayesschen Ansatzes (Metropolis-Hastings und MCMC-Simulation)
  Literatur: [J.M.a] Kapitel 3, [B.Ch] Einführung und Teil II,
  [G.Wi] Teil I und Kap. 15 - 17, [M.Ch] Einführung und Kapitel 3
  

• Bayessche Bildanalyse unter Verwendung von (gefärbten) Tessellationen (Rachel Philipp, 23.06.03)

  • kurz: Bildmodell, Bayesscher Ansatz.
  • Definition (zufällige) Tessellationen, (Poisson-) Voronoitessellationen,
    (Poisson-) Geradentessellationen, gefärbte Tessellationen.
  • Einführung Modellansatz: Bilder als Realisierung einer (gefärbten) Tessellation.
  • Störungsmodell, impulse noise bzw. deformierte Tessellationen.
  • MCMC-Algorithmus anhand eines Beispiels (Poisson-Voronoi Mosaik bei Muskelfasern).
  • Weitere Anwendungsbeispiele.
  Literatur: [J.M.c], [G.Ni], [P.Bl], [A.Ok]
• Einführung in die Fuzzy-Logik und deren Anwendung auf die Bildanalyse mittels Fuzzy Filtern (Stefanie Weißenborn, 30.06.03)
  • Beschreibung des Prinzips der Fuzzy-Logik.
  • Definition Fuzzy Filter und deren Anwendung auf Bilder.
  • Beschreibung einiger Filter:
    • einfache Filter
    • Multipass Fuzzy Filter.
    • Histogram Adaptive Filter.
    • Vector Based Filter.
  • Vergleich der verschiedenen Filter.
  Literatur: [H.Kw], [M.FV]
  
• Digitale Bilder und Dateiformate:
  (Daniel Meschenmoser, Jörg Zimmermann, 07.07.2003)
  • Digitalisierung von kontinuierlichen Daten
  • Arten digitaler Bilder (Binärbilder, Graustufenbilder, Farbbilder)
  • Bilddateiformate (PPM, GIF, JPEG)
  • Dazu: Komprimierung von Daten; Raum- vs. Frequenzbereich
  • Implementierung von Import und Export für PPM
  Literatur: [Eff00], [Soi99], http://www.jpeg.org/,
  http://www.dcs.ed.ac.uk/home/mxr/gfx/2d-hi.html
  
• Bilddatenstrukturen: (Ralph Guderlei, Timo Tonn, 07.07.2003)
  • Anforderungen an eine Bilddatenstruktur
  • Mögliche Datenstrukturen (in Java)
  • Abwägung: Vorteile und Nachteile
  • Implementierung der Datenstrukturen in Java und Vergleich bzgl. der Effizienz (bzgl. Laufzeit und Speicherplatz)
  Literatur: [Bra02], [Ho00], [May03]
  

• Elementare Bildverarbeitungsoperationen:
  (Fabian Bohnert, Dieter Kiesenbauer, 07.07.2003)
  • Median-Filter, Maximum-Filter, Minimum-Filter
  • Faltung mit einer n xn-Matrix
  • Nachbarschaftsoperationen
  • Kantenerkennung
  • Segmentierung
  • Java-Implementierung der entsprechenden Bild-Operationen
  Literatur: [Jae02], [Eff00], [Ly99]
  
• Faltung, Fourier-Transformation und Frequenzbereich:
  (Andreas Ruf, 07.07.2003)
  • Definition der Faltung
  • Anwendung der Faltung zur Bildverarbeitung und Bild-Analyse (Set-Kovarianz und Kovarianz)
  • Einführung der Fourier-Transformation
  • FFT: Ein effizienter Algorithmus zur Berechnung der Fourier-Transformation
  • Implementierung der Fourier-Transformation von Bildern und Anwendung zur Faltung von Bildern
  Literatur: [Schoe], [O./M.]
  
• Morphologische Bildverarbeitung I:
  (Christina Deutschmann, Nazim Oral, 14.07.2003)
  • Grundlagen zu Erosion und Dilatation bzw. Minkowski-Addition bzw. Subtraktion (auch von Graustufenbildern)
  • Distanztransformation für verschiedene Metriken (Maximum, Cityblock, Euklidisch)
  • Effiziente Algorithmen zur Berechnung der Distanztransformation
  • Anwendung der Distanztranformation zur Berechnung von Erosion/Dilatation
  • Implementierung der Distanztransformation für die Maximum- bzw. Cityblock-Metrik in Java und deren Anwendung zur Erosion und Dilatation mit quadratischen bzw. rautenförmigen strukt. Elementen.
  Literatur: [Soi99], [Dan80]
  
• Morphologische Bildverarbeitung II: (Barbara Panzer, 14.07.2003)
  • Die lineare Distanztransformation
  • Effiziente Algorithmen zur Berechnung der linearen Distanztransformation
  • Die Sehnenlängenverteilung
  • Die Sehnenlängentransformation
  • Schätzung des Star-Volumen an jedem Pixel des Bildes mit Hilfe der Sehnenlängentransformation
  • Implementierung der Sehnenlängentransformation und der Schätzung des Star-Volume
  • Grundlagen zu Opening und Closing
  • Die Openingfunktion
  • Granulometrien
  Literatur: [Soi99], [O./M.]

• Grundlegende Analyse von 2D- und 3D-Bildern:
  (Carsten Beckmann, Stefan Leyk, 14.07.2003)
  • Definition von Fläche, Randlänge, Eulerzahl, sowie Volumen, Oberfläche und Krümmungen
  • Crofton'sche Formeln
  • Schätzung des Flächenanteils aus Bildern
  • Bildverarbeiungsoperationen angewandt zur Schätzung von Randlänge und Eulerzahl
  • Implementierung für den 2D-Fall
  Literatur: [O./M.]
  

• Weiterführende Analyse von 2D-Bildern: (Peter Illg, Sebastian Rösler, 14.07.2003)
  • Definition von Distanzverteilung, Kontaktverteilung und Verallgemeinerung von Randlänge und Eulerzahl auf Parallelmengen
  • Effizienter Algorithmus zur Schätzung der Distanzverteilung
  • Anwendung zur Schätzung der Kontaktverteilungsfunktion
  • Kombination des vorigen Algorithmus mit den Methoden zur Schätzung der Randlänge und Eulerzahl zur Schätzung von Randlänge und Eulerzahl von Parallelmengen
  • Implementierung des effizienten Schätzers für die Kontaktverteilungsfunktion
  Literatur: [Sto], [O./M.], [May03]
  
• Bedingte Simulation in der stochastischen Geometrie
  (Markus Knubel, 21.07.03)
  • Boolsches Modell, Literatur: [Lan97] S.271-280, [Lan02] S.153-159, [CD99] S.545-548, 554-561, [K/T]
  • Boolesche Zufallsfelder
    Literatur: [Lan97] S.285-286, [Lan02] S.171-173, [CD99] S.548-559
  • Markovsche Prozesse von Sprüngen (inkl. Geburts- und Todesprozesse)
    Literatur: [Lan97] S.280-287, [BM] [Pre77]
  • Markovsche Punktprozesse und deren bedingte Simulation
    Literatur: [vL00] S.43-68; [vL00] S.75-89

• Vorstellung der Java-Programme am Dienstag, den 29.07.03, ab 9 s.t. in E20.