Konzeption und Umsetzung eines frequenzbasierten Analyseverfahrens zur Detektion von zeitlichen Flackerartefakten in Videoaufnahmen verursacht durch gepulste LED-Lichtquellen

In Automobilien werden heute zur Beobachtung des Fahrzeugumfeldes immer häufiger
Kameras eingesetzt. Diese werden typischerweise mit einer Bildwiederholfrequenz von
ca. 50 Bildern pro Sekunde betrieben, und um eine auftretende Bewegungsunschärfe in
den Aufnahmen zu verhindern bzw. zu minimieren, wird dabei die Integrationszeit der
Kameras sehr kurz gewählt, im Bereich von unter einer bis zu einigen Millisekunden pro
Bild. Für eine möglichst hohe Energieeffizienz werden moderne LED-Autoscheinwerfer,
Ampelanlagen und weitere Leuchtschilder gepulst betrieben, d.h. diese leuchten nicht
kontinuierlich sondern nur einen Bruchteil der Zeit. Typischerweise beträgt die
Pulsfrequenz 100-300 Hz, was jedoch vom menschlichen Auge nicht wahrgenommen
wird, da die Integrationszeit der Photorezeptoren ca. 20-100 ms beträgt. Werden diese
Scheinwerfer und Schilder mit den o.g. Kameras aufgenommen, führt dies zu einem
sichtbaren Pulsieren/Flackern der LEDs in den Aufnahmen. Vom Betrachter wird dieses als
sehr störend empfunden, und für videobasierte Fahrerassistenzalgorithmen können die
Aufnahmen zu unvorhersehbarem Verhalten führen. Aus diesem Grund ist eine Erkennung
und eine darauf aufbauende Reduktion des Flackerns notwendig. Rein örtliche Verfahren
sind dafür nicht geeignet, da das Flackern lediglich eine zeitliche Komponente aufweist.
Zusätzlich sind die Flackerbereiche nicht statisch, was durch die Eigenbewegung der
Kamera bzw. des Fahrzeuges oder durch die Bewegung von anderen Verkehrsteilnehmern
bedingt ist.

In dieser Bachelorarbeit soll eine Methodik erforscht werden, mit der das oben
beschriebene LED-Flackern in Videoaufnahmen präzise detektiert werden kann, um
mittels eines darauf aufbauenden nachgeschalteten Moduls eine Reduktion des
Flackerns zu ermöglichen. Dazu soll ein frequenzbasierter Ansatz entworfen und in
Form einer C/C++ oder MATLAB-Referenzimplementierung umgesetzt werden, der auf
einer zeitlichen Fouriertransformation basiert. Anschließend soll die Funktionalität und
Effektivität der Implementierung anhand von Referenzsequenzen, die das LED-Flackern
enthalten, mithilfe von Simulationen nachgewiesen werden.