Das fliegende Auge – Bild- und Videoauswertung für UAVs

Bewegungs­unschärfe

Bewegungsunschärfe (engl. Blur) von Bildbereichen kann durch längere Aufnahmebelichtungszeiten, (schnelle) Bewegung von Objekten oder Kamerabewegung hervorgerufen werden. Beim sog. Deblurring wird versucht diese Bewegungsunschärfe in Bildern zu reduzieren. Abbildung 3 zeigt eine verwackelte Aufnahme des Colloseums in Rom. Rechts daneben ist das gleiche Bild nach der Durchführung des Deblurrings nach [6] dargestellt. Beim deblurren von Bildern wird versucht die Bewegung der Kamera bzw. des Objektes bei der Aufnahme zu schätzen, um anschließend die inverse Bewegung anzuwenden, um ein schärferes Bild zu erhalten. Allerdings ist das Schätzen dieser Bewegung äußerst komplex und daher ist der Rechenaufwand enorm und dazu scheitern (noch) die meisten Methoden bei komplexeren realen Szenen.

Abbildung 3: Bildbeispiel: Deblurring eines Bildes [6].

Rauschen

Denoising (Entrauschung) bezeichnet den Prozess, Rauschen in Bild- oder Videodaten zu minimieren bzw. im Idealfall ganz zu entfernen. Die Ursachen von Rauschen bei Bildern und Videos sind vielfältig. Neben dem Rauschen des Sensors, welches bei schlechter Beleuchtung verstärkt sichtbar wird, sind vor allem verlustbehaftete Komprimierungsverfahren, wie z.B. JPEG, die Quelle für schlechte Bildqualität. Abbildung 4 zeigt beispielhaft, wie sich diese beiden Rauscharten auf ein Bild auswirken und wie die Bildausschnitte nach der Bearbeitung mittels eines aktuellen Verfahrens [7] aussehen. Die beiden Ausschnitte der bearbeiteten Bilder zeigen, dass das Rauschen bzw. die Kompressionsartefakte deutlich reduziert werden. Allerdings erscheinen die bearbeiteten Bilder auch weicher, d.h. mehr geglättet, im Gegensatz zum Originalbild. Wie auch zum Deblurring existiert eine Vielzahl an wissenschaftlichen Arbeiten zum Denoising von Bildern. Im Gegensatz zu den Deblurring-Verfahren, zeigen aktuelle Verfahren zur Rauschreduktion teils
erstaunlich gute Ergebnisse. Ein Kernproblem der Verfahren ist weiterhin, die feinen Details im Bild von Rauschen zu unterscheiden und somit nicht zu unterdrücken.

Abbildung 4: Links: Originales Bild bzw. vergrößerter Bildausschnitt. Mitte: Bild mit simuliertem Sensorrauschen und mit [7] entrauschtes Bild. Rechts: Bild mit Kompressionsartefakten und mit [7] entrauschtes Bild.