kontrastdetektion

Kontrastdetektion bezeichnet die Fähigkeit, Unterschiede in Helligkeit oder Farbe zwischen einem Objekt und seinem Hintergrund zu erkennen sowie entsprechende Merkmale in Bildern oder Signalen zu identifizieren. In der Wahrnehmungspsychologie wird oft von der Kontrastempfindlichkeit gesprochen, die angibt, wie gut ein Mensch Unterschiede wahrnehmen kann. In der Bildverarbeitung und Computer Vision dient Kontrastdetektion dazu, Kanten, Texturen oder Objekte hervorzuheben und Segmentation zu ermöglichen.

Kontrast lässt sich quantitativ beschreiben durch verschiedene Maße wie den Michelson-Kontrast (Imax − Imin)/(Imax + Imin) für periodische Muster, den Weber-Kontrast (I − Ibg)/Ibg für Reize gegenüber dem Hintergrund sowie die RMS-Kontrastmessung. Die Wahl des Maßes hängt von Beleuchtung, Hintergrund und Anwendungsfall ab. Die Detektion wird durch Rauschen, Belichtungsbereich und Farbraum beeinflusst, weshalb oft Vorverarbeitung wie Normalisierung oder Histogramm-Equalisierung genutzt wird.

Methoden in der Bildverarbeitung zur Kontrastdetektion umfassen Grenzoperatoren (Kantenoperatoren wie Sobel, Canny), lokale Kontrastauswertungen, adaptives Histogramm-Equalizing (CLAHE) und Filterung zur Hervorhebung von Schwachkontrasten. In der Praxis dienen Kontrastsignale auch als Eingangsgrößen für automatische Belichtungs- und Fokussteuerung.

Anwendungsbereiche umfassen Digitalkameras, medizinische Bildgebung, Mikroskopie, Fernerkundung, Qualitätskontrolle von Displays und visuelle Wahrnehmungstests.

Schwierigkeiten entstehen durch nichtlineare Beleuchtung, Schatten, Farbraumtransformationen, Rauschen und Bewegungsartefakte, weshalb robustere Detektoren oft auf mehrkanaligen oder farbbasierten Merkmalen aufbauen. Die Kontrastdetektion ist eng verbunden mit der Kontrastempfindlichkeitsfunktion des menschlichen Sehens und mit der Leistung moderner Sensorik- bzw. Anzeigesysteme.