Objektbewegungsdetektion in Bildfolgen

Ralph Stricker

Betreut von Prof. Dr. Link

Inhalt Motivation und Anwendungsgebiete Was macht die Objektdetektion Verschiebungsvektoren Korrespondenzverfahren Korrelationsverfahren Differentielle Verfahren Filterverfahren

Motivation Natur als Vorbild Bewegung als starkes Merkmal Besseres Erkennen von

Objekten Erfassen von Dynamik Verfolgen von Objekten

Anwendungsgebiete

Bildfolgenauswertung

Robotik

Überwachungs-aufgaben

MeteorologieMedizin

autonome Fahrzeuge

Sport

Multimedia-Anwendungen

Bildkodierung

...

Was macht die Objektdetektion?

1. Erkennen der Bewegung von Grauwertstrukturen

2. Schätzen von Verschiebungsvektoren VV

3. Ermitteln von Verschiebungsvektorfeldern VVF

4. Ballung von Verschiebungsvektoren in den Verschiebungsvektorfeldern zu Objekten

Verschiebungsvektoren Vektoren die die Verschiebungen von Grauwertmustern und

Merkmalen beschreiben. Anzahl der Verschiebungsvektoren VV abhängig vom Verfahren

Bild (t) Bild (t + n)

Verschiebungsvektoren - Probleme

Blendenproblem Zurückzuführen auf die

Lokalität des Operators VV an Kante nicht ohne

Mehrdeutigkeit ermittelbar, nur an einer Ecke lösbar.

Korrespondenzproblem Keine eindeutige Zuordnung von

gleichen Objekten in zwei aufeinanderfolgenden Bildern möglich

Korrespondenzverfahren Extraktion ausgewählter Bildstrukturen Bildstrukturen werden in zeitlich aufeinander folgenden

Aufnahmen einander zugeordnet. -> Zweistufige Verfahren

1. Merkmalsextraktion 2. Suchen der besten Korrespondenz

Korrespondenzverfahren(2)Monotonie-OperatorMonotonie-Operator Klassifiziert Pixel Zusammenhängende Bildbereiche gleicher Klassenzugehörigkeit

bilden die sogenannten Flecken. Größe und Schwerpunkt als beschreibende Attribute eines Flecken Vorteile: Unabhängig von den absoluten Grauwerten und den

Kontrasten im Bild

Korrelationsverfahren Basieren direkt auf Grauwertbildern Blockweißes Vergleichen zweier Bilder aus einer Sequenz Zum Vergleichen der Blöcke wird ein Ähnlichkeitsmaß

verwendet(Kreuzkorrelation, City-Block-Distanz).

Verschiedene Strategien beim Vergleichen der Blöcke

BlockmatchingBlockmatching Eingesetzt bei MPEG-Encodern mit

Blockgröße von 16 x 16 Pixeln, suche jedoch nur in einem kleinen Bereich um den Makroblock.

Differentielle Verfahren Differentialgeometrische

Methode die berechnet wie sich der Grauwertverlauf verschoben hat.

Basieren auf der Kontinuität des optischen Flusses.

Optischer Fluss wurde in Analogie zur Strömungsphysik geprägt. Es strömen Pixel mit Grauwerten über die Bildebene.

Differentielle Verfahren(2) Zusammenhang zwischen Bewegung und der zeitlichen

Änderung des Grauwertes im eindimensionalen Fall.

dxdgdtdg

dtdx Eindimensionale

Geschwindigkeit

||/ gdtdg

u Zweidimensionale Geschwindigkeit

Filterverfahren Bildfolgenauswertung von mehr als

zwei Bildern Ein 3D-Raum wird durch

hintereinander legen von Bildern einer Sequenz erzeugt. (zwei Ortskoordinaten, eine Zeitkoordinate)

Geschwindigkeitsfilter: Selektieren Objekte, die sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit bewegen.

1D-Bewegungsbestimmung: Orientiert sich an den differentiellen Verfahren, erweitert diese jedoch.

Beispiel und Fragen

Korrespondenzverfahren(2)

KantenverschiebungsverfahrenKantenverschiebungsverfahren Operator wird zur Kantenextraktion eingesetzt Faltung des Bilder mit Faltungskern im Bildbereich Beschreibung der Kanten mittels

Länge u. Ausrichtung Kettencode Fourierdeskriptoren.

Ermittlung der korrespondierenden Kanten zwischen zwei Bildern und Schätzen der VV.

Laplace-Operator

Zusammenfassung Warum Objektbewegungsdetektion Wo kann diese Technik eingesetzt werden Die Prinzipien der Bewegungsdetektion Welche Verfahrenstypen gibt es und wie

arbeiten sie!