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Lexikon der Kartographie und Geomatik: Pixel

Pixel, Bildpunkt, Abkürzung für "picture element". Elementarelement einer Bildmatrix, die primär durch elektronische Bildaufzeichnungs- (z. B. Scanner, CCD-Kamera) und -wiedergabegeräte (z. B. Bildschirm, Rasterplotter), aber auch numerisch durch Berechnungen (z. B. rasterförmiges Digitales Höhenmodell, Rasterung einer Linie für die Bildschirmwiedergabe) erzeugt werden kann. Pixel lassen sich folgerichtig zu lückenlosen Bildzeilen und Bildspalten ordnen. Die Übertragung des Konzepts in den dreidimensionalen Raum führt zu würfelförmigen Volumenelementen, sog. Voxeln.
Jedem Pixel als geometrischem Element einer Bildfläche ist ein Intensitätswert (Grauwert, intensity) zugeordnet, der bei Erzeugung durch ein bildgebendes System mit einer bestimmten Quantisierung innerhalb der Analog-Digital-Wandlung (Analog-Digital-Wandler) einem meist ganzzahligen positiven Wert (z. B. 0 bis 255) entspricht. Die Diskretisierung der gemessenen oder ausgegebenen Intensität wird als radiometrische Auflösung bezeichnet. Die Transformation der pixelweise vorliegenden Intensitätswerte in physikalische Größen (z. B. Strahldichte, Schwärzung einer Vorlage) erfordert eine Kalibrierung als Ergebnis der numerischen Beschreibung der Analog-Digital-Wandlung durch das aufzeichnende Gerät.
In der Ausgabe eines digitalen Bildes (z. B. am Farbbildschirm) erscheint das Pixel als näherungsweise quadratisches Element. Stellt das Bild eine Realweltabbildung z. B. durch ein Kamerasystem dar, so ist allerdings das dem Pixel entsprechende Bodensegment i. d. R. weder eine quadratische Fläche, noch kann von einer gleichen Flächengröße aller Pixel ausgegangen werden. Die Neuordnung des Bildes zur Erzeugung einer meist kartenkonformen (bei Fernerkundungsaufnahmen, vgl. Entzerrung) oder vorlagenkonformen Geometrie (z. B. bei einem Flachbettscanner über Parametrisierung der optischen Verzerrung) mit dann "echt quadratischen" Zellen wird als Resampling bezeichnet.
Ein registrierter Intensitätswert pro Pixel entspricht einem monochromen Bild. Farbscanner und Farbbildschirme liefern drei Intensitätswerte pro Pixel und damit Farbinformation durch additive Synthese (Farbmischung) aus Rot, Grün und Blau. Moderne Fernerkundungssensoren messen Strahldichten in vielen, zum Teil sehr schmalen Spektralbändern wie in der bildgebenden Spektroskopie. Hierdurch können einem Bildelement weit mehr Intensitätswerte zugeordnet sein, als simultan in der Wiedergabe darstellbar sind.
Aus der Pixeldefinition abgeleitet sind andere Begriffe der digitalen Bildverarbeitung wie Mixel (Mischpixel, Mixed Pixel), ein Bildelement, welches – gedacht als Bodenelement – über Oberflächenbestandteile mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften integriert. Der Wortbestandteil "Subpixel" wird verwendet, wenn aus einem Bildelement Informationen abgeleitet werden, die auf Eigenschaften zurückgehen, die mit dem geometrischen Diskretisierungsintervall des Bildes nicht einzeln aufgelöst werden können. Sogenannte Störpixel liegen vor, wo punktuell, in Bildzeilen oder Bildteilflächen, ein nutzbarer Signalanteil stark herabgesetzt oder nicht vorhanden ist. Ebenso wurde der Begriff "Texel" (Texture Element) als Elementarzelle eines numerisch beschriebenen Texturtyps (Textur) eingeführt.

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