Motiongram

Ein Motiongramm ist eine raumzeitliche Darstellung von Bewegung, die aus einer Videoaufnahme erstellt wird. Motiongramme entstehen mithilfe einer Videoverarbeitungstechnik , bei der ein Bewegtbild in eine Reihe von 1 Pixel breiten Streifen zerlegt und nebeneinander dargestellt wird.

Die traditionelle visuelle Darstellung von (menschlicher) Bewegung erfolgt entweder durch die Anzeige einzelner Frames einer Videodatei als Keyframe -Darstellung oder durch die Extraktion von Merkmalen und die anschließende grafische Darstellung der resultierenden Daten. Beide Methoden sind jedoch nicht optimal, um einen guten Eindruck der tatsächlichen Bewegungssequenz zu vermitteln. Keyframe-Darstellungen zeigen lediglich Körperhaltungen, nicht aber die Bewegung selbst, während Merkmalsdiagramme oft auf mehreren Analyseschritten basieren. Bewegungsdiagramme eignen sich als Zwischenschritt, um raumzeitliche Informationen einer Bewegungssequenz darzustellen, ohne dass eine vollständige Datenanalyse erforderlich ist.

Der Begriff „Motiongramm“ wurde 2006 von Alexander Refsum Jensenius erstmals vorgeschlagen ^{[ 1 ]} , und die Technik wurde später von ihm und anderen weiterentwickelt. Sie basiert auf den Pionierarbeiten von Muybridge und Marey aus dem 19. Jahrhundert sowie auf den Erkenntnissen der Schlitzkamera- Community des 20. Jahrhunderts. Motiongramme ähneln Schlitzkamera-Fotografien, unterscheiden sich jedoch dadurch, dass sie aus durch Differenzierung einzelner Bilder erzeugten Bewegungssequenzen erstellt werden. Das Ergebnis ist, dass in der finalen Darstellung ausschließlich Bewegung sichtbar ist.

Eine Übersicht zur Erstellung eines Motiongramms ist in Abbildung 1 dargestellt. Der Prozess beginnt mit dem Einlesen eines Videostreams und einfachen Bildanpassungen, z. B. der Änderung von Helligkeit und Kontrast. Im nächsten Schritt wird das Bewegungsbild erzeugt , indem die absolute Differenz zwischen aufeinanderfolgenden Videobildern berechnet und anschließend Rauschunterdrückungsalgorithmen angewendet werden. Das Motiongramm entsteht durch die Berechnung des normalisierten Mittelwerts für jede Zeile oder Spalte des Bewegungsbildes. Das bedeutet, dass für jede Bildmatrix der Größe M×N eine Matrix der Größe M×1 bzw. 1×N berechnet wird. Das Zeichnen dieser 1 Pixel breiten „Streifen“ nebeneinander über die Zeit ergibt das endgültige Motiongramm.

Die Motiongramm-Technik wurde als Modul im Open-Source-Framework Jamoma für Max sowie für die EyesWeb -Plattform und in Matlab implementiert . Zudem existieren zwei eigenständige Anwendungen für macOS und Windows: VideoAnalysis (nicht in Echtzeit) und AudioVideoAnalysis (in Echtzeit).

Motiongramme ermöglichen die schnelle Navigation in Videomaterial und den Vergleich von Bewegungsqualitäten. Obwohl sie recht grob sind, lassen sich Unterschiede im Bewegungsumfang und Ähnlichkeiten in den Auf- und Abwärtsbewegungen zwischen Bewegungssequenzen leicht erkennen.

Da Motiongramme durch Mittelung der Zeilen oder Spalten einer Videodatei erstellt werden, wird im endgültigen Motiongramm nur eine Dimension dargestellt. Ein horizontales Motiongramm repräsentiert daher hauptsächlich vertikale Bewegungen, während ein vertikales Motiongramm hauptsächlich horizontale Bewegungen repräsentiert.