Bestimmung des optischen Flusses mit bilateralen Daten- und Glattheitstermen

Abstract

Die folgende Arbeit beschäftigt sich mit Variationsansätzen zur Berechnung des optischen Flusses. Dazu wird ein bereits bestehendes Verfahren, das Verfahren von Zimmer et al., mit einem Bilateralfilter erweitert, welcher die optischen Flusskanten verbessern soll. Dazu werden vier neue Variationsansätze vorgestellt, in denen sowohl der Daten- als auch der Glattheitsterm bilaterale Anteile enthält. Die Euler-Lagrange-Gleichungen der jeweiligen Energiefunktionale werden über eine Multiskalenhierachie (Warping), Linearisierung und Anwendung der Lagged-Nonlinearity-Methode mit Hilfe des SOR-Verfahrens berechnet. Die Auswirkungen der bilateralen Terme auf den optischen Fluss werden in zahlreichen Testreihen untersucht und dessen Vor- und Nachteile erläutert. Nach mehreren Testreihen konnte aufgezeigt werden, dass die bilateralen Daten- und Glattheitsterme die Kanten der Flussfelder deutlich verbessern, wodurch die Fehlerwerte des AAE und des AEE in allen getesteten Sequenzen sinken. In einigen Sequenzen entstand jedoch ein unerwünschtes Verhalten bei Variation der a-Werte: Bei kleinen Änderungen von a änderte sich das Flussbild zum Teil sehr stark. Hier besteht unter anderem ein Zusammenhang mit der Multiskalenhierachie (Warping), in der auch die Bildinformationen zur Gewichtung der bilateralen Terme aus groben Auflösungsstufen verwendet werden. Ein solch sensitives Verhalten konnte durch die Skalierung bestimmter Einstellungsparameter für jede Auflösungsstufe und durch Anpassung der maximalen Warping-Tiefe behoben werden. Wie auch bei anderen bild- und flussgetriebenen Glattheitstermen sind an strukturierten Flächen weiterhin Artefakte zu erkennen. Neben dem bilateralen Glattheitsterm konnten auch die Erweiterung der Variationsansätze mit bilateralen Datentermen das optische Flussfeld verbessern. Insgesamt konnte durch den Einsatz von bilateralen Termen das optische Flussfeld für die AAE- und die AEE-Werte um durchschnittlich mehr als 20 Prozent gesenkt und somit das Verfahren von Zimmer et al. verbessert werden.