Bei der Wahrnehmung bzw. Abbildung eines Motiv ist die Form der Abbildungskennlinie wichtig für die Darstellung der Helligkeitsunterschiede. In der Bildverarbeitung (z.B. Anwendungen wie Kantenantastung oder Zeichenerkennung) werden in der Regel lineare Kennlinien vorausgesetzt. Das menschliche Auge hingegen nimmt Helligkeitsunterschiede mit einer logarithmischen Kennlinie wahr, die man in der Praxis oft mit einer Gamma-Kennlinie annähert. Alle drei Formen werden im Folgenden gezeigt.
Lineare Kennlinie
Wenn ein System bei doppelter Helligkeit auch den doppelten Ausgangswert liefert, besitzt das System eine lineare Kennlinie:
Abb. 38: Abbildung mit linearer Kennlinie
Gamma-Kennlinien (oder Gammakurven) sind nach dem griechischen Formelzeichen γ benannt. Gammakurven sind Potenzfunktionen von der Form
und werden oft in der Fotografie oder bei der Bilddarstellung an PC-Bildschirmen angewendet. Ein Gammawert von 1 erzeugt wieder eine lineare Kennlinie. Eine Kurve mit dem bei PC-Bildschirmen verwendeten Wert Gamma = 2,2 zeigt die folgende Abbildung.
Abb. 39: Abbildung mit Gamma-Kennlinie
Eine solche Gamma-Kennlinie hellt dunkle Bildbereiche auf, was der Wahrnehmung des menschlichen Auges eher entspricht. In hellen Bildbereichen werden die Helligkeitsunterschiede dafür komprimiert.
Abb. 40: Bild mit linearer Kennlinie
Abb. 41: Bild mit Gamma-Kennlinie
Logarithmische Kennlinie
Noch stärker ist der Effekt der logarithmischen Kennlinie. Hier folgt die Kennlinie der Funktion
Das folgende Diagramm verdeutlicht, dass sehr große Helligkeitssprünge in hellen Motivbereichen nur noch kleine Änderungen in der Bildhelligkeit bewirken. Das erklärt, warum vor allem Bildsensoren mit einer logarithmischen Kennlinie dazu geeignet sind, Motive mit sehr großem Dynamikumfang abzubilden.
Abb. 42: Abbildung mit logarithmischer Kennlinie
Mit einer Lookup-Tabelle (LUT) können Kennlinien auf digitale Bilder angewendet werden. Eine LUT ist eine Tabelle, in der für jeden möglichen Eingangswert ein Ausgangswert hinterlegt ist. Die folgende Abbildung zeigt eine LUT zur Binarisierung. Diese würde bei einem 8-Bit-Bild alle Pixel mit den Grauwerten 0...127 durch den Wert 0 und die mit den Grauwerten 128...255 durch den Wert 255 ersetzen.
Die Verwendung von Lookup-Tabellen hat den Vorteil, dass solche Berechnung sehr schnell durchgeführt werden können. Typische Anwendungen sind Verstärkung des Bildkontrasts oder Gamma-Kurven. Einige uEye Kameras bieten die Möglichkeit, LUT-Operationen bereits in der Kamera durchzuführen (siehe Pixelvorverarbeitung in D: Spezifikationen). Bei anderen uEye Modellen wird die LUT softwareseitig ausgeführt.
Abb. 43: LUT-Kennlinie zur Binarisierung
