Videolarda devinim ve ivme büyütme yöntemleri

Abstract

İnsan gözü, çevresinde meydana gelen çok küçük devinimleri anlamada ve yorumlamada yetersiz kalmaktadır. Video devinim büyütme ise algılanması zor veya imkansız hareketlerin uygun bir yöntemle büyütülüp videolarda gözle görülür hale getirilmesi işlemidir. Bir büyüteç görevi gören bu yöntemler; inşaat mühendisliğinde bina salınımları ve köprü titreşimlerini saptamada, suç biliminde yüz ifadelerini tanıma ve insan canlılık testinde; yapay zeka alanında kullanılan dokunma sensörlerinin hassasiyetini arttırmada ve sağlık hizmetleri alanında nabız tespiti, sesötesi (ultrasound) görüntülerinde küçük sapmaların algılanıp büyütülmesi veya insan vücut sıcaklığı belirleme gibi envai çeşit çalışmalarda kullanılmaktadır. Ayrıca saniyede 1 000 ile 20 000 arasında görüntü karesi alan yüksek hızlı kameraların gelişmesi ile birlikte herhangi bir nesneden ses geriçatımı da yapılabilir hale gelmiştir. Video çerçeveleri kullanılarak ses basıncının bir nesnede meydana getirdiği titreşimlerin büyütülmesi ile gerçekleştirilen bu çalışmalar görsel mikrofon olarak da adlandırılmaktadır. Videolarda algılanamayan sinyalleri ortaya çıkarmak ve büyütmek için çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. Bu çalışmada ise temel video devinim büyütme yöntemleri ayrıntılarıyla açıklanmış ve karşılaştırmaları yapılmıştır. Devinim büyütmenin yanı sıra ivme büyütme yöntemleri de ayrıntılarıyla özetlenmiş ve başarımları kontrollü deneyler yardımıyla sınanmıştır. En bilinen ve sıkça kullanılan Euler temelli yaklaşım (Doğrusal devinim büyütme), video çerçevelerini hem uzamsal hem de zamansal alanda işleme tabi tutarak küçük devinim ve titreşimlerin büyütülüp videoya geri gömülmesi temeline dayanmaktadır. Bu yaklaşımda uzamsal alanda görüntü ayrıştırma, zamansal alanda ise süzgeçleme işlemi yapılmaktadır. Tez çalışmasında ise zamansal alanda süzgeçleme için alternatif sinyal işleme yöntemi Bölünmüş İzge İşleme kullanılmıştır. Radar ve sesötesi gibi sinyal işleme alanlarında uygulanan ve sinyal-gürültü oranını arttıran Bölünmüş İzge İşleme yöntemi, doğrusal devinim büyütme yönteminin zamansal işleme katmanında başarıyla kullanılmıştır. Önerilen yöntem ve doğrusal devinim büyütme yöntemi, büyütme işlemi için kayda alınan nabız videosu ve kontrollü deney üzerinde uygulanmıştır. Değerlendirme yöntemlerinden yapısal benzerlik indeksi ile en büyük işaret gürültü oranı üzerinden sonuçlar karşılaştırılmış ve iyileştirmeler gösterilmiştir.