Verkehrsszene (RUD25)

Online-Experiment zur Verkehrsbeobachtung

Momentanbild (141.20.37.96 online)

Zeit: 12:44:58 Kompression: 35

Segmentierung

Die Beurteilung von Verkehrsszenen wird zunehmend mit Hilfe der digitalen Bildverarbeitung vorgenommen. Dabei sind folgende Fragestellungen interessant:

Fahrzeuganzahl je Richtung und Zeiteinheit
Art der Fahrzeuge (Lkw, Pkw, Bus ...)
Fussgänger und ggf. ihr Verhalten
Ermittlung des Verkehrsflusses

Da Verkehrsszenen sehr komplex sind, muss das Momentanbild segmentiert werden. Unwesentliche Bildteile sollen verschwinden, die Information muss zielorientiert reduziert werden. Ein erster Schritt ist die Ermittlung eines so genannten Hintergrundbildes. Es enthält die statischen Objekte der Szene ohne Fussgänger und Fahrzeuge. Die Beobachtung der Verkehrsszene zu einer verkehrsschwachen Zeit liegt nahe, jedoch spiegelt sie nicht die aktuellen Beleuchtungsverhältnisse wider. Die sind jedoch sehr wichtig, wird doch das Hintergrundbild oft vom aktuellen Momentanbild abgezogen. Das Signalaveraging ist hier zur Gewinnung eines Hintergrundbildes anwendbar, weil

die Verkehrsszene bei stets gleicher Kameraposition wiederholt messbar ist
die Bildsignale stets die gleiche Größe Z×S haben

Werden N Bildsignale summiert, so ist zu erwarten, dass sich die Fussgänger und Fahrzeuge an verschiedenen Positionen in den Summanden befinden und sich so herausmitteln werden. Das Mittelungsergebnis erhält man nach abschließender Division der Summe durch die Summandenanzahl N. Der zeitliche Abstand zwischen der Bilderfassung für die Summanden sollte nicht zu klein sein, 100 ms sind eine gute Größe. Auch mit der Summandenanzahl N muss etwas experimentiert werden: ist sie zu klein, sind noch bewegte Objekte zu erkennen, ist sie zu groß, dauert die Ermittlung des Hintergrundbildes sehr lange. Ist die Berechnung des Hintergrundbildes H abgeschlossen, so können sich folgende Schritte anschließen:

erfassen eines Momentanbildes M
davon das Hintergrundbild abziehen D=M-H
von allen Bildelementen D_z,s des Differenzbildes D den Betrag bilden
binarisieren mit einem dynamischen Schwellwert, bspw. max(D)/4
ggf. morphologische Operatoren Öffnen (Erosion, Dilatation) oder Schließen (Dilatation, Erosion)
verbleibende weiße Bildelemente zu Objekten zusammenfassen
Objekte zählen

Hintergrundbild 4 Summanden	Hintergrundbild 32 Summanden	Momentanbild - Hintergrundbild	Differenzbild, binarisiert, 3×3 dilatiert, erodiert	Differenzbild, binarisiert, 3×3 erodiert, dilatiert