Influence of lossy JPEG compression on measurement uncertainty for luminance-based area measurements

Abstract

Zusammenfassung Es kann aus verschiedenen Gründen nötig sein, günstige Consumer-Kameras für Labormessungen einzusetzen. Diese haben jedoch häufig nur einen Videostream mit verlustbehafteter Komprimierung. Wir zeigen in diesem Artikel, am Beispiel des Motion-JPEG (MJPEG)-Codecs, dass dies für helligkeitsbasierte Flächenmessungen keine Einschränkungen bedeuten muss. Zentrale Rolle spielt hier der Hell/Dunkel-Übergang, welcher die Fläche eingrenzt. Der Effekt von JPEG auf solche Kanten wird jedoch in der Literatur nur für Kantenbreiten von wenigen Pixeln untersucht. Wir implementieren den wichtigsten Schritt der JPEG-Komprimierung in Matlab, und vergleichen zwei Messreihen zu Flächenmessungen aus jeweils 1.800 Bildern einer Pupille und eines Metalloches. Dabei werden der Qualitätsfaktor des JPEG-Codecs und die Breite des Hell/Dunkel-Überganges variiert. Als Ergebnis liegt die mittlere quadratische Abweichung der Flächenmaße nach Komprimierung für alle untersuchten Breiten (zwischen 4 und 22,5 Pixeln) und alle ausgewerten Qualitätsfaktoren (zwischen 30 und 90) unterhalb der Standardabweichung der Flächenmessung des Metalloches. Im Detail ergibt sich schließlich eine weitere Abhängigkeit von der Steilheit des Hell/Dunkel-Überganges.