bildfusion

Bildfusion bezeichnet die Verfahren zur Zusammenführung mehrerer Bilder zu einem einzigen Bild, das die Informationen aus den Einzelaufnahmen vereint. Ziel ist es, Merkmale wie höhere räumliche Auflösung, verbessertes Signal-Rausch-Verhältnis oder den Zusammenfluss verschiedener Modalitäten zu liefern. Bildfusion findet Anwendung in Wissenschaft, Medizin, Fernerkundung und Fotografie, wo einzelne Bilder ergänzende Informationen bereitstellen.

Es gibt drei Hauptkategorien: pixelbasierte Fusion, merkmalsbasierte Fusion und entscheidungsbasierte Fusion. Bei der pixelbasierten Fusion werden die Pixelwerte direkt aus den Eingabebildern kombiniert, z. B. durch Mittelung, Max-/Min-Auswahl oder gewichtetes Falten. Merkmalsbasierte Ansätze arbeiten auf transformierten oder extrahierten Merkmalen und fusionieren diese, oft unter Nutzung von PCA, Wavelet- oder Mehrskalen-Methoden. Entscheidungsbasierte Fusion trifft Entscheidungen auf der Basis von Kriterien aus jeder Bildquelle, zum Beispiel bei hybriden Sensoren, wo eine Quelle den Schlusswert bestimmt. HDR- oder Belichtungsfusion sind spezielle Formen der pixelbasierten Fusion, die unterschiedliche Belichtungen zu einem höheren Dynamikbereich zusammenführen.

Anwendungen umfassen medizinische Bildgebung (Kombination anatomischer Strukturen mit funktionellen Signalen), Fernerkundung (Kombination mehrerer Spektralbänder oder Auflösungen), Pan-Sharpening in Satellitenbildern und Fotografie (HDR, Mehrfachfokus, Mikroskopie). In der Praxis erfordert Bildfusion oft Vorverarbeitung wie Bildregistrierung, Intensitätnormalisierung und Geometrieanpassung, um genaue Ergebnisse zu erzielen.

Wesentliche Herausforderungen sind robuste Registrierung bei unterschiedlichen Sensoren, Harmonisierung von Intensitäten, Vermeidung von Artefakten und objektive Bewertung der Fusionsqualität. Folgende Metriken werden verwendet: Informationsentropie, Mutual Information, SSIM und spezialisierte Fusion-Indices. Die Wahl der Methode hängt von den Zielen, der verfügbaren Datenmenge und den Qualitätskriterien ab.