Bildvergleich - Digitale Bildverarbeitung - page 402

17

Bildvergleich

Wenn wir Bilder miteinander vergleichen, stellt sich die grundlegende
Frage: Wann sind zwei Bilder gleich oder wie kann man deren Ahnlich-
keit messen? Naturlich konnte man einfach definieren, dass zwei Bilder
I 1 und I 2 genau dann gleich sind, wenn alle ihre Bildwerte identisch sind
bzw. wenn - zumindest fur Intensitatsbilder - die Differenz I 1 −

I 2 null ist.
Die direkte Subtraktion von Bildern kann tatsachlich nutzlich sein, z. B.
zur Detektion von Veranderungen in aufeinander folgenden Bildern unter
konstanten Beleuchtungs- und Aufnahmebedingungen. Daruber hinaus
ist aber die numerische Differenz allein kein sehr zuverlassiges Mittel
zur Bestimmung der Ahnlichkeit von Bildern. Eine leichte Erhohung der
Gesamthelligkeit, die Quantisierung der Intensitatswerte, eine Verschie-
bung des Bilds um nur ein Pixel oder eine geringfugige Rotation - all
das wurde zwar die Erscheinung des Bilds kaum verandern und mogli-
cherweise fur den menschlichen Betrachter uberhaupt nicht feststellbar
sein, aber dennoch große numerische Unterschiede gegenuber dem Aus-
gangsbild verursachen! Als Menschen empfinden wir oft Bilder aufgrund
ihrer Struktur oder ihres Inhalts als ahnlich, obwohl im direkten Ver-
gleich zwischen einzelnen Pixeln kaum eine Ubereinstimmung besteht.
Das Vergleichen von Bildern ist daher i. Allg. kein einfaches Problem und
ist auch, etwa im Zusammenhang mit der ahnlichkeitsbasierten Suche in
Bilddatenbanken oder im Internet, ein interessantes Forschungsthema.
Dieses Kapitel widmet sich einem Teilproblem des Bildvergleichs,
namlich der Lokalisierung eines bekannten Teilbilds - das oft als ” tem-
plate“ bezeichnet wird - innerhalb eines großeren Bilds. Dieses Problem
stellt sich haufig, z. B. beim Au nden zusammengehoriger Bildpunkte
in Stereobildern, bei der Lokalisierung eines bestimmtes Objekts in einer
Szene oder bei der Verfolgung eines Objekts in einer Bildsequenz. Die
grundlegende Idee des Template Matching ist einfach: Wir bewegen das
gesuchte Bildmuster (Template) uber das Bild und messen die Differenz