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Background Subtraction

Background Subtraction ist eine Trackingmethode bei der Objekte im Vordergrund vom Hintergrund "subtrahiert", also getrennt werden. Dabei wird ständig das aktuelle Bild mit einem Referenzbild verglichen, Unterschiede werden dann als Objekte interpretiert. Background Subtraction findet zum Beispiel bei der Verkehrsüberwachung Verwendung.

Frame difference
Frame Difference Beispiel

Frame difference ist eine sehr einfache Methode der Background Subtraction. Dazu wird bei einem Video das aktuelle Frame vom vorigen  "abgezogen". Die Formel dazu lautet:

Frame difference

 

Es werden also die Farbwerte aller Pixel des einem Frames mit den Werten des anderen Frames verglichen. Wenn der Betrag größer als der Grenzwert T ist, dann gehört der Pixel vermutlich zum Vodergrund.

Nachteile

  • Ein Nachteil bei dieser Methode ist, dass das Objekt im Vordergrund nicht die gleichen RGB-Werte wie der Hintergrund haben darf.
  • Ein weiterer Nachteil ist, dass das getrackte Objekt sich ununterbrochen bewegen muss. Wenn ein Objekt im Vordergrund länger als einen Frame stillsteht wird es zum Hintergrund.

Vorteile

  • nur geringe Rechenleistung erforderlich
  • schnelle Reaktion auf Veränderungen im Bild

Median
Median Beispiel

 

Bei der Median-Methode wird eine bestimmte Anzahl von Frames zwischengespeichert und daraus der Median (Zentralwert) ermittelt.

 

Nachteile

  • mehr Arbeitsspeicher notwendig

Vorteile

  • Objekte werden präziser vom Hintergrund getrennt als bei der Frame Difference Methode
  • guter Kompromiss zwischen Performance und Genauigkeit

Gauß

Mixture Gauss Beispiel

Die Gauß-Methode bestimmt die Untershiede anhand von Wahrscheinlichkeitsberechnungen.

Median

Vorteile

  • sehr zuverlässig
  • sehr gute Unterscheidung, auch von kleinen Objekten

Nachteile

  • komplexe Berechnungen notwendig

Anwendung

vvvv

Background Subtraction Shader
http://vvvv.org/tiki-download_file.php?fileId=1304

Quellen

Alle Bilder und Formel stammen von:
Background subtraction
http://www.dspdesignline.com/howto/210000460;jsessionid=251QN3HTT4JWAQSNDLPCKH0CJUNN2JVN?pgno=1

Background subtraction for detection of moving objects
https://computation.llnl.gov/casc/sapphire/background/background.html
Probabilistic methods for adaptive background subtraction

http://vip.bu.edu/jkonrad/Research/VSNs/Background_Subtraction/background_subtraction.html

Wikipedia Eintrag Standardabweichung
http://de.wikipedia.org/wiki/Standardabweichung