Tiefpassfilter

Engl. low-pass filter, franz. filtre passe-bas; Instrumente der digitalen Filterung, die im Rahmen der Bildverbesserung die hochfrequenten Anteile (große lokale Grauwertunterschiede) abschwächen oder Ausreißer unterdrücken und die tiefen Ortsfrequenzen betonen, also die langperiodischen Grauwertunterschiede. Eine Glättung kann z.B. erforderlich sein, wenn Störeinflüsse des Sensors oder Datenübertragungsfehler zu lokalen Fehlern in den Bilddaten geführt haben oder wenn das Ergebnis einer Multispektralklassifikation generalisiert werden muss (Vermindern des sog. "Salz- und Pfeffer-Effektes"). Dies ergibt eine glättende Wirkung, durch die Rauscheffekte unterdrückt werden, aber auch feine Bilddetails verloren gehen. Tiefpassfilter betonen Trends in einem Bild.

Ein einfacher Filteroperator dieser Art führt zu einer gleitenden Mittelbildung über die Bildmatrix. Um trotz der glättenden Wirkung von Tiefpassfiltern wichtige Bildstrukturen zu bewahren, sind 'kantenerhaltende' Filter entwickelt worden. Besondere Bedeutung kommt solchen Vorgehensweisen bei der Verarbeitung von Radarbilddaten zu, um den Speckleeffekt zu verringern, aber objektspezifische Informationen zu erhalten.

Beispiele dieses Filtertyps sind Mittelwertfilter, Medianfilter und Modalwertfilter. Beim Mittelwertfilter wird der Wert des zentralen Pixels durch den (einfachen arithmetischen) Mittelwert der umgebenden Pixelwerte ersetzt. Durch den Glättungseffekt wird ein "weicheres" und "unschärferes" Ergebnisbild erzielt. Die hohen Werte, d.h. hohe Einstrahlungswerte am Aufnahmesystem, werden (durch umgebende niedrige Werte) gedrückt. Beim Medianfilter wird anstelle des arithmetischen Mittelwerts der Median der Pixelwerte genommen. Beim Modalfilter wird der Wert des zentralen Pixels durch den häufigsten Wert der umgebenden Pixelwerte ersetzt. Dieser Filter wird z.B. eingesetzt, um fehlende Pixelwerte "aufzufüllen".