Sayısal İşaret İşleme Laboratuarı İstanbul Teknik Üniversitesi 2011-2012 Bahar Dönemi Sayısal İşaret İşleme Laboratuarı

Videoda Arka Plan Değiştirme Bekir Onur Boztürk 040080499 Burak Kurt 040080486 Proje Danışmanı Özgün Çırakman

Amaç Tek renkli bir arka plana sahip videoda, mevcut arka plan yerine başka bir video veya görüntü koyarak birleştirilmiş yeni bir video elde etmek. Yapılan çalışmalarda arka planı değiştirilmek istenen örnek videoda daha başarılı sonuç veren ve yaygın olarak kullanılan yeşil arka plan tercih edildi.

Geliştirilen Algoritma Arka Plan modelinden örnek videonun yeşil bandını çıkar Örnek videonun yeşil bandı için arka plan modeli oluştur Örnek video/görüntü dosyalarını seç Eşik seviyesi altında kalan bölgelere yeni görüntü/video ataması yap Oluşturulan görüntüyü medyan süzgeçten geçir Çıktı dosyasına yaz

Arka Plan Modeli Oluşturma Tek renk arka plana sahip videoda, sadece boş arka planın yer aldığı çerçevelerden ilk on ikisinin ortalaması alınarak yeşil bant için arka plan modeli oluşturuldu. Çerçeve 1 Çerçeve 2 Çerçeve 12 12

Arka Plan Çıkarma İşlemi Arka plan modeli ile örnek videonun yeşil bandının her bir çerçevesi arasındaki fark alınır. Fark alma işlemi sonucu oluşan çerçevelerin yeşil bandında belirli bir eşik seviyesi altında değere sahip olan pikseller arka plan, eşik değerinin üstünde kalan pikseller ise örnek videonun istenilen bölgelerini ifade eder.

Arka Plan Çıkarma İşlemi Örnek videonun yeşil bandından bir çerçeve Arka plan modeli Renklerin Sayısal Karşılıkları Siyah = 0 Yeşil = 255

Eşik Seviyesi İdeal durumda arka plan modeli ile örnek videonun yeşil bandı arasında fark alındığında örnek videoda yeşil arka planının tamamen kaybolması yani siyah renk alması beklenir. Fakat gerçek dünyada ışık, gölge ve donanım kısıtları gibi faktörler görüntüde gürültüye neden olur. Görüntüdeki gürültüden dolayı fark alma işlemi sonucu beklenen sıfır değerinden sapmalar meydana gelir.

Gürültü Örneği

Görüntü Birleştirme Eşik değerin altında kalan bölgelerin koordinatları diğer videoda bulunarak buradaki RGB bandlı örnek videomuzun üzerine yazılır. Bu şekilde yeşil arka plan olarak tanımlanan bölgelere istenilen başka bir görüntü ya da video çerçevesi yerleştirilmiş olur.

Birleştirilmek istenen videodan bir çerçeve Görüntü Birleştirme Birleştirilmek istenen videodan bir çerçeve Örnek videodan bir çerçeve

Medyan Süzgeç Görüntü ve işaret işlemede gürültü temizlemek amacıyla kullanılır. Belirli bir pencere aralığında yüksek veya düşük seviyeye atlamaları etkisizleştirerek görüntüyü yumuşatır. Yapılan birleştirme işleminden sonra elde edilen görüntüde gürültüden kaynaklı hatalar olmaktadır. Bu hataları yumuşatmak için medyan süzgeç kullanılmıştır.

İki Boyutlu Medyan Süzgeç İki boyutlu medyan süzgeç aşağıda gösterildiği çalışmaktadır. A’ matrisinden alınan 3x3 lük pencere 3x3 lük A matrisi A matrisine sıfır ekleme yapılsın İşleme bu şekilde devam edilirse yeni 3x3 lük A matrisi aşağıdaki gibi bulunur. Yüksek olan 6, 8 ve 9 ile düşük olan 1 değeri sonuç matrisinde yer almamıştır. Küçükten büyüğe sıralanıp merkez eleman seçilir

Medyan Süzgeçten Önce

Medyan Süzgeçten Sonra

Medyan Süzgeç Örneği

Uygulama

Kullanılan Bilgisayarın Özellikleri Intel Core i7 3.07 GHz (4 çekirdek) L1 önbellek 256 KB L2 önbellek 1024 KB L3 önbellek 8 MB 6  GB DDR3 1333MHz RAM Seagate 7200 rpm SATA3 HDD

Kullanılan Videonun Özellikleri Çözünürlük : 640x424 Çerçeve/Sn oranı (FPS) : 24 Renk Derinliği : 8 bit RGB Görüntü Kodlama Biçimi : Audio Video Interleave(avi)

Sonuçlar Ortamdaki gürültü nedeniyle oluşan hayalet etkisi bazı bölgelerin yeşil kalmasına neden olmuştur. Medyan süzgeç kullanılarak yüksek ve alçak frekans bileşenleri yumuşaltığı için video üzerinde bulunan gürültü etkisi azaltılmıştır. Eşik değerleri daha önceden çekilen örnek videoların ortam koşullarına göre gözlemsel olarak belirlenmiştir.