www.stoske.de/digicam

Technische Artikel und Methoden, Experimente, Tricks und Hilfsprogramme
für Digitalkameras und CCD-erzeugte Bilder

©2003-2004 Stoske & Bertling, Visuelle Kommunikation, Velbert, stephan@stoske.de

Experiment: Entfernung von Bewegung

Bewegungen durch statistische Auswahl entfernen

Vollständige Entfernung von bewegten Objekten durch statistische Auswahl vielfacher Aufnahmen.

Beim Entwurf des Algorithmus zur Vermittlung von Belichtungsreihen oder der Separation von Schärfe, fiel mir ein weiterer nützlicher Aspekt auf.

Die Bildung eines Mittelwertes über viele gleiche Bilder unterdrückt natürlich einzelne Extreme, aber auch Bewegungen von Objekten, denn diese sind lokal gesehen auch nur kurzzeitigige Extreme.

Erstellt ein Fotograf z.B. von einer Landschaft 30 digitale, gleiche Bilder, und währenddessen fliegt ein Vogel quer durch die Szene, dann ist jede Abbildung des Vogels in jedem Bild an einer anderen Stelle. In den 29 anderen Fällen ist dort viellecht der Himmel zu sehen. Bei einer Vermittlung aller Bilder würde nur der Vogel dann auf ein 30stel seiner ursprünglichen Intensität unterdrückt.

Eine belebte Kreuzung in Wuppertal. Ich habe sie ausgewählt, weil es praktisch ausgeschlossen ist, diese Kreuzung einmal ohne Autos zu fotografieren.

Zwei große Hauptstraßen treffen aufeinander, eine davon wird zu einer Autobahnauffahrt. Selbst an einem Sonntag-Nachmittag, bei schönsten Wetter ist einiges los - wie man sieht.

Bräuchte man diese Szene, aus welchem Grund auch immer, einmal völlig ohne Fahrzeuge, müsste man die Straßen wohl absperren lassen oder auf einen "Autofreien Sonntag" warten.

Im Zuge dieses Experimentes habe ich mich auf eine hohe Mauer begeben und die Szene per Stativ sooft fotografiert, bis ich sicher gehen konnte, dass sich jedes Auto einmal bewegt hatte.

Die verwendete Kamera war eine Canon S45, die Bilder sind 2272 x 1704 Pixel groß. Die Belichtung und Schärfe wurden der Automatik überlassen.

Im Schnellschuß-Modus mit ca. einem Bild pro Sekunde wurde dann der Auslöser solange festgehalten, bis die Kamera die Bildfolge aus Speichermangel selbst unterbrach. Dies passierte nach 18 Bildern.

Um zeitlich auf einen vollständigen Ampelzyklus zu kommen, wurden drei solcher Bildfolgen gemacht, was zusammen 54 Bilder ergab.

Die hier abgebildeten zehn Bilder verdeutlichen auch die Geschwindigkeit, mit der sich die Fahrzeuge in etwa einer Sekunde bewegt haben.

Im Folgenden wurden nun alle 54 Bilder auf Fliesskommabasis miteinander vermittelt. Dabei kam eine frühe Version des NoiseRemove zum Einsatz.

Das Resultat ist nicht besonders zufriedenstellend, denn die bewegten Elemente wurden nur teilweise entfernt.

Dort wo sich die Fahrzeuge verständlicherweise am längsten aufhalten, nämlich vor der Ampel, werden sie auch entsprechend oft dargestellt. Der Anteil am Resultat ist dann so hoch, dass die Autos deutlich sichtbar bleiben.

Bei genauerem Hinsehen verbleiben auch auf den scheinbar leeren Straßen noch Abschattungen und Schemen der Fahrzeuge. Offenbar ist auch ein 54stel Anteil noch etwas sichtbar.

An der Spitze des kleinen Baumes ist auch eine Windbewegung zu erkennen, sie wird durch die Vermittlung zu einer unscharfen Wischbewegung.

Um die Szene wirklich perfekt von Bewegungen zu befreien, wäre bei dieser Methode eine wesentlich höhere Anzahl von Bildern notwendig. Nämlich soviele, dass auch die längste Standphase eines Fahrzeuges anteilsmäßig kleiner wird als das noch sichtbare 54stel.

Wischeffekte sind auch mit einer noch so hohen Bildanzahl nicht zu verhinden - zumindest solange nicht, wie ein Mittelwert gebildet wird.

Erst eine statistische Auswertung der Punktwerte untereinander bringt das gewünschte Ergebnis.

Anstatt die Extreme wie beim Mitteltwert in die Rechnung miteinzubeziehen und sie zu unterdrücken, werden sie bei der statistischen Auswertung ausgeklammert, womit erkannte Bewegungen keinerlei Anteil mehr am Resulat haben.

Nun sind sämtliche Fahrzeuge verschwunden ohne auch nur die geringsten Spuren zu hinterlassen. Selbst Wischbewegungen gibt es keine, weil der Baum zum Großteil aus einem einzigen Bild stammt.

Auch die scheinbar übriggebliebenen hellen Fahrstreifen sind keine Bewegungsreste, sondern Spurrillen im Asphalt.

Die notwendige Anzahl an Bildern ist bei diesem Verfahren wesentlich geringer. Die Methode funktioniert, wenn die unbewegte Fläche in mindestens zwei Bildern existiert, sie versagt, wenn sie garnicht oder nur einmal abgebildet ist.
 

Dieses Experiment ist noch nicht abgeschlossen, die Methode birgt noch weitere Möglichkeiten und wird zu einem späteren Zeitpunkt sicher fortgesetzt.

Aus rechtlichen und kommerziellen Gründen ist der hier verwendete Algorithmus nicht beschrieben und auch keine entsprechende Applikation ladbar. Der Autor behält sich das Recht einer kommerziellen, lizenzrechtlichen oder rein privaten Nutzung vor.

Wir bieten aber an, diese Methode für kommerzielle, technische oder werberelevante Aufträge zu buchen. Fotografisch sowie auch auf Basis von geliefertem Material.

Kontakt: stephan@stoske.de

Ein weiteres Beispiel

Hauptkreuzung
Wuppertal "Döppersberg"