Kontrastmessungen

Kontrastmessungen bezeichnet die quantitative Bestimmung des Unterschieds in Helligkeit oder Signalstärke zwischen Strukturen in einem Bild oder Messobjekt. Sie kommt in vielen Feldern zum Einsatz, unter anderem in der Fotografie, Mikroskopie, medizinischer Bildgebung und Materialwissenschaft. Ziel ist es, die Sichtbarkeit von Objekten objektiv zu bewerten, Bilder vergleichbar zu machen und Qualität von Aufnahme- oder Verarbeitungsschritten zu kontrollieren.

Zu den zentralen Kennzahlen gehören verschiedene Kontrastmaße. Der Michelson-Kontrast wird häufig für Muster mit periodischer Struktur verwendet und ergibt sich aus (Imax − Imin) geteilt durch (Imax + Imin). Der Weber-Kontrast, geeignet für kleine Reize im Hintergrund, lautet (Is − Ib) / Ib. Das Kontrast-zu-Rauschen-Verhältnis (CNR) entspricht (Iobj − Ibg) geteilt durch die Standardabweichung des Hintergrundrauschens σbg. Das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) ist eine verwandte Größe, bei der das Signalniveau mit dem Rauschen verglichen wird. Je höher die Werte, desto besser ist der Kontrast unter Berücksichtigung des Rauschens.

Die Messung erfolgt typischerweise unter standardisierten Bedingungen: Kalibrierung des Systems, Verwendung eines Referenzobjekts oder Phantoms, Festlegung eines Regions of Interest und Auswertung mittels Bildverarbeitungssoftware. Häufig werden Histogramme, Flächen- oder Linienprofile sowie robuste Mittelwerte genutzt. Zu beachten sind Beleuchtungs- und ROM-Effekte, Bildrauschen, dynamischer Bereich der Sensoren sowie Artefakte durch Bildverarbeitung.

Anwendungen umfassen Qualitätssicherung von Aufnahmegeräten, Optimierung von Beleuchtung und Kontrastkurven, sowie quantitative Vergleichbarkeit von Bildern in Forschung und Klinik. Kontrastmessungen liefern damit eine objektive Grundlage für Beurteilung und Optimierung imaging-bezogener Prozesse.