Project number		Stand-alone Projects  P21496
Title		Image Similarity based on the Discrepancy Norm
Principal investigator		MOSER Bernhard
Approval date		11.05.2009
University / Research institution		Institut für Wissensbasierte Mathematische Systeme, Universität Linz
Scientific field(s)
Keywords		Image Similarity, Discrepancy Norm, Image Trackling, Image Registration, Image Segmentation, Object Recognition

Zu den häufigsten Aufgaben in der Computervision oder Bildverarbeitung gehören Bildregistrierung und -nachverfolgung. Diese haben vielfältige Anwendungen in Industrie, Medizin und Unterhaltungsindustrie. Konkrete Anwendungen umfassen automatische Qualitätskontrolle, Belastungsmessungen, Überwachung, Videokompression, Fusion von Luft- oder Satellitenbildern, Kombination verschiedener medizinischer Bilder, Spezialeffekte in Kinofilmen, Verfolgung von Fußballspielern uvm. Diese Probleme sind zwar normalerweise leicht für den Menschen lösbar, aber sehr kompliziert für einen Computer.
Alle dieser Aufgaben benötigen ein Maß für die Ähnlichkeit zweier Bilder (bzw. ihrer Teile). Eine Messung dieser Ähnlichkeit kann durch eine Vielzahl von Methoden erreicht werden, welche allerdings zumeist spezifische Probleme verursachen. Z.B. sind die meisten von ihnen entweder nicht-monoton bzgl. kleiner Änderungen wie Verschiebungen, d.h. eine Annäherung an die optimale Position wird nicht notwendigerweise durch eine kleinere Distanz gekennzeichnet. Andere Methoden sind dagegen so robust, dass Sie in einer großen Umgebung der optimalen Lösung keine Unterscheidbarkeit liefern und demnach die Bilder nicht optimal positionieren können. Ferner stellen Bildfehler für die meisten ein ziemliches Problem dar.
Die Diskrepanznorm ist ein neues Ähnlichkeitsmaß vorgeschlagen vom Antragssteller. Es hat einige deutlich bessere Eigenschaften als andere gebräuchliche Methoden - so zum Beispiel bewiesenermaßen monotones Verhalten bei kleinen Bildverschiebungen und Robustheit gegenüber von Rauschen. Darüber hinaus gibt es bereits schnelle Auswertungsformeln. Allerdings ist es in seiner bisherigen Form auf Verschiebungen beschränkt ohne dass z.B. Helligkeitsänderungen auftreten dürfen. Der Antrag soll zu einem besseren Verständnis der Diskrepanznorm beitragen und diese von theoretischer und praktischer Seite beleuchten.
Um das vorgeschlagene Programm durchzuführen bräuchten wir zwei Doktoranden/Doktorandinnen mit entsprechender Unterstützung. Der/die erste wird sich hauptsächlich mit theoretischen Aspekten und der Generalisierung der Norm, der/die zweite wird sich näher mit der Interaktion der Norm mit Optimierungsalgorithmen und der Behandlung von verrauschten Daten beschäftigen. Beide sollen ihre Resultate auf Praxisprobleme anwenden.
Die Betreuung wird gemeinsam durch Antragssteller und den nationalen Forschungspartner erfolgen. Geplant sind Veröffentlichungen auf internationalen Konferenzen und Qualitätszeitschriften.