Ahierarchical version of the particle swarm optimization (PSO) metaheuristic is introduced in this paper. In the new method called H-PSO, the particles are arranged in a dynamic hierarchy that is used to define a neighborhood structure. Depending on the quality of their so-far best-found solution, the particles move up or down the hierarchy. This gives good particles that move up in the hierarchy a larger influence on the swarm. We introduce a variant of H-PSO, in which the shape of the hierarchy is dynamically adapted during the execution of the algorithm. Another variant is to assign different behavior to the individual particles with respect to their level in the hierarchy. H-PSO and its variants are tested on a commonly used set of optimization functions and are compared to PSO using different standard neighborhood schemes.

Tensors occur in many areas of science and engineering. Especially, they are used to describe charge, mass and energy transport (i.e. electrical conductivity tensor, diffusion tensor, thermal conduction tensor resp.) If the locale transport pattern is complicated, usual second order tensor representation is not sufficient. So far, there are no appropriate visualization methods for this case. We point out similarities of symmetric higher order tensors and spherical harmonics. A spherical harmonic representation is used to improve tensor glyphs. This paper unites the definition of streamlines and tensor lines and generalizes tensor lines to those applications where second order tensors representations fail. The algorithm is tested on the tractography problem in diffusion tensor magnetic resonance imaging (DT-MRI) and improved for this special application.

Das Buch gibt eine Einführung in die Digitale Bildverarbeitung. Der Inhalt des Buches gliedert sich in sechs Kapitel. Im ersten Kapitel werden die wichtigsten Definitionen und Anwendungsgebiete der Digitalen Bildverarbeitung sowie wesentliche Komponenten eines digitalen Bildverarbeitungssystems erklärt. Das zweite Kapitel befasst sich mit den Grundlagen digitaler Bilder, den Bilddatenformaten und Kompressionsverfahren. Die Grundlagen der Farbtheorie und ein kurzer Überblick über die wichtigsten Farbsysteme werden im dritten Kapitel vermittelt. Die zwei anschließenden Kapitel beschäftigen sich mit der Manipulation von Grauwerten. Der Schwerpunkt liegt hier auf den Punktoperationen und den Filtertechniken. Das letzte Kapitel behandelt die für die Lehrgebiete Photogrammetrie, Fernerkundung und Geoinformationssysteme überaus wichtigen Grundlagen der geometrischen Transformation.:Vorwort 1. Einführung in die digitale Bildverarbeitung 1.1 Definition der Bildverarbeitung 1.2 Anwendungsgebiete der Digitalen Bildverarbeitung 1.3 Komponenten eines Bildverarbeitungssystems 2. Digitale Bilder 2.1 Entstehung digitaler Bilder 2.2 Bildmatrix und Grauwerte 2.3 Digitale Bilder im Ortsbereich 2.3.1 Bildrepräsentation 2.3.2 Auflösung eines Pixels 2.3.3 Das Pixelkoordinatensystem 2.3.4 Grundsätzliche Festlegungen 2.3.5 Topologien oder Nachbarschaftsrelationen 2.3.6 Distanzen 2.4 Eigenschaften digitaler Bilder 2.4.1 Mittelwert und mittlere quadratische Abweichung 2.4.2 Varianz und Standardabweichung 2.4.3 Histogramm 2.4.4 Stochastische Einflüsse 2.5 Kompressionen und Datenformate 2.5.1 Ausgewählte Verfahren zur Bildkompression 2.5.2 Bilddatenformate 3. Farbtheorie 3.1 Was ist Farbe? 3.2 Farbsysteme 3.2.1 RGB- und CMY- Farbsystem 3.2.2 Das Farbdreieck (Maxwell’sches Dreieck) 3.2.3 Das IHS- Modell 3.2.4 Das CIE- Farbmodell 3.3 Bildwiedergabe 3.4 Farbmanipulation 4. Punktoperationen 4.1 Schwellwertoperation zur Erzeugung von Binärbildern 4.2 Arithmetische Bildoperationen 4.3 Logische oder Boolesche Kombinationen 4.4 Kontrast- und Helligkeitsänderungen 4.4.1 Kontrastübertragungsfunktionen 4.4.2 Kontrastveränderung durch Histogrammanpassungen 4.4.3 Äquidensitenherstellung 5. Filteroperationen 5.1 Lineare Filter 5.1.1 Tiefpassfilter 5.1.2 Hochpassfilter 5.1.2.5 Schärfung 5.2 Morphologische Filter 5.2.1 Medianfilter 5.2.2 Minimum- und Maximumfilter 5.2.3 Dilatation und Erosion im Binärbild 5.2.4 Opening und Closing 6. Geometrische Bildtransformationen 6.1 Koordinatentransformationen im 2D-Raum 6.2 Direkte und indirekte Transformation 6.2.1 Direkte Transformation 6.2.2 Indirekte Transformation 6.3 Resampling 6.3.1 Nächster Nachbar 6.3.2 Bilineare Interpolation 6.3.3 Interpolationen höherer Ordnung 6.3.4 Zusammenfassung der Interpolationsmethoden Quellennachweis Sachregister / The book provides an introduction into digital image processing. The content of the book is divided into six chapters. In the first chapter, the most important definitions and areas of application of digital image processing as well as essential components of a digital image processing system are explained. The second chapter deals with the basics of digital images, image data formats and compression methods. The basics of color theory and a brief overview of the most important color systems are presented in the third chapter. The following two chapters deal with the manipulation of gray values. The focus here is on point operations and filtering techniques. The last chapter deals with the fundamentals of geometric transformation, which are extremely important for the areas of photogrammetry, remote sensing and geographic information systems.:Vorwort 1. Einführung in die digitale Bildverarbeitung 1.1 Definition der Bildverarbeitung 1.2 Anwendungsgebiete der Digitalen Bildverarbeitung 1.3 Komponenten eines Bildverarbeitungssystems 2. Digitale Bilder 2.1 Entstehung digitaler Bilder 2.2 Bildmatrix und Grauwerte 2.3 Digitale Bilder im Ortsbereich 2.3.1 Bildrepräsentation 2.3.2 Auflösung eines Pixels 2.3.3 Das Pixelkoordinatensystem 2.3.4 Grundsätzliche Festlegungen 2.3.5 Topologien oder Nachbarschaftsrelationen 2.3.6 Distanzen 2.4 Eigenschaften digitaler Bilder 2.4.1 Mittelwert und mittlere quadratische Abweichung 2.4.2 Varianz und Standardabweichung 2.4.3 Histogramm 2.4.4 Stochastische Einflüsse 2.5 Kompressionen und Datenformate 2.5.1 Ausgewählte Verfahren zur Bildkompression 2.5.2 Bilddatenformate 3. Farbtheorie 3.1 Was ist Farbe? 3.2 Farbsysteme 3.2.1 RGB- und CMY- Farbsystem 3.2.2 Das Farbdreieck (Maxwell’sches Dreieck) 3.2.3 Das IHS- Modell 3.2.4 Das CIE- Farbmodell 3.3 Bildwiedergabe 3.4 Farbmanipulation 4. Punktoperationen 4.1 Schwellwertoperation zur Erzeugung von Binärbildern 4.2 Arithmetische Bildoperationen 4.3 Logische oder Boolesche Kombinationen 4.4 Kontrast- und Helligkeitsänderungen 4.4.1 Kontrastübertragungsfunktionen 4.4.2 Kontrastveränderung durch Histogrammanpassungen 4.4.3 Äquidensitenherstellung 5. Filteroperationen 5.1 Lineare Filter 5.1.1 Tiefpassfilter 5.1.2 Hochpassfilter 5.1.2.5 Schärfung 5.2 Morphologische Filter 5.2.1 Medianfilter 5.2.2 Minimum- und Maximumfilter 5.2.3 Dilatation und Erosion im Binärbild 5.2.4 Opening und Closing 6. Geometrische Bildtransformationen 6.1 Koordinatentransformationen im 2D-Raum 6.2 Direkte und indirekte Transformation 6.2.1 Direkte Transformation 6.2.2 Indirekte Transformation 6.3 Resampling 6.3.1 Nächster Nachbar 6.3.2 Bilineare Interpolation 6.3.3 Interpolationen höherer Ordnung 6.3.4 Zusammenfassung der Interpolationsmethoden Quellennachweis Sachregister