NiblackAlgorithmen

Der Niblack-Algorithmus ist ein Verfahren zur binarischen Trennung von Graustufenbildern, das als lokales adaptives Thresholding eingesetzt wird. Er wurde 1986 von William Niblack eingeführt und wird vor allem zur Binarisierung von Textdokumenten genutzt, bei denen die Ausleuchtung ungleichmäßig ist.

Für jedes Pixel wird in einem fest definierten Fenster um das Pixel die mittlere Intensität m(D) und die Standardabweichung s(D) der Grauwerte berechnet. Das Schwellenbild ergibt sich aus T(x,y) = m(D) + k · s(D), wobei k einempirisch gewählter Parameter ist. Der Pixelwert wird als Vordergrund (Text) gewertet, wenn I(x,y) > T(x,y), andernfalls als Hintergrund. Typische Fenstergrößen liegen zwischen 15×15 und 25×25 Pixel; der Parameter k liegt meist im negativen Bereich (ungefähr −0,2 bis −0,3).

Vorteile des Verfahrens liegen in der Fähigkeit, mit ungleichmäßiger Ausleuchtung umzugehen und ohne Vorwissen über Textgröße oder Hintergrund zu arbeiten. Nachteile umfassen eine erhöhte Rechenlast gegenüber globalen Schwellenwerten, Empfindlichkeit gegenüber starkem Rauschen sowie das Risiko unruhiger Ergebnisse bei feinen Strukturen oder unscharfen Kanten. Randbereiche erfordern oft spezielle Behandlung.

Varianten und Weiterentwicklungen zielen darauf ab, die Robustheit zu erhöhen. Eine bekannte Alternative ist der Sauvola-Algorithmus, der den Thresholding-Ansatz an die lokale Standardabweichung anpasst und Rauschunterdrückung stärker berücksichtigt. Weitere Optimierungen verwenden Integralbilder oder andere statistische Merkmale, um die Berechnungen zu beschleunigen.

Anwendungen finden sich vornehmlich in der Digitalisierung von Dokumenten, OCR-Vorverarbeitung und der Binarisierung historischer Manuskripte, wo Beleuchtungsunterschiede eine Herausforderung darstellen.