Binärbilder

Binärbilder, auch Monochrom- oder 1-Bit-Bilder genannt, sind digitale Bilder, bei denen jedes Pixel genau zwei Werte annimmt. Üblicherweise stehen die Werte 0 und 1 für Schwarz und Weiß, wobei Vordergrund und Hintergrund in der Praxis je nach Anwendung unterschiedlich interpretiert werden können. Binärbilder werden häufig dann verwendet, wenn nur Strukturen, Konturen oder Flächen statt feiner Farbinformationen benötigt werden.

Technische Repräsentation: In der reinsten Form besitzen Binärbilder 1 Bit pro Pixel. Dadurch lässt sich der Speicherbedarf sehr effizient gestalten (bis zu acht Pixel pro Byte). In vielen Dateiformaten werden Binärbilder jedoch als 8-Bit-Bilder gespeichert, wobei die Pixelwerte 0 und 255 entsprechen, um bessere Kompatibilität zu gewährleisten. Zudem unterstützen Formate wie TIFF, PNG oder PDF-Bilder oft eine 1-Bit- oder Bitmask-Darstellung.

Binarisierung und Operationen: Um ein Graustufen- oder Farbbild in ein Binärbild zu überführen, verwendet man Binarisierung beziehungsweise Schwellenwertbildung. Dabei wird jedem Pixel der Wert 0 oder 1 zugewiesen, basierend auf einem globalen Schwellenwert, einem adaptiven Schwellenwert oder fortgeschrittenen Methoden wie Otsu-Algorithmus. Nach der Binarisierung können weitere Operationen wie Morphologie, Rauschentfernung oder Konturenerkennung erfolgen.

Anwendungen: Binärbilder finden breite Anwendung in der Dokumenten- und Mustererkennung (OCR, Barcode- und Zeichenerkennung), in der medizinischen Bildverarbeitung (Maskierung von Bereichen) sowie in der Computer Vision zur Segmentierung von Objekten. Sie dienen auch als Maske in Bildkomposition und als Eingabeformat für einige maschinelle Lernverfahren.

Herausforderungen: Binärbilder sind empfindlich gegenüber Rauschen, Kantenveränderungen und Aliasing. Techniken wie Dithering (Muster- oder Floyd–Steinberg-Algorithmus) oder Vorverarbeitung zur Rauschunterdrückung werden eingesetzt, um die visuelle Qualität zu verbessern, insbesondere bei reduzierter Farbtiefe.