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照明不均匀条件下光流计测的研究

作　者: 高珊珊
导　师: 张林
学　校: 西南石油大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 光流全局优化局部优化时空优化基于梯度技术
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 43次
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内容摘要

在计算机视觉领域内,很多学者致力于从图像序列中获取三维信息的研究。其中一个最重要的问题就是确定运动场。首先要区分两个概念：光流场和运动场。当物体在摄像机前运动,或者摄像机在环境中移动时,就会发现图像在发生变化。在图像中观察到的表面上的模式运动就是所谓的光流场,而运动场则是物体的空间运动投影到成像二维平面,图像中的每个像素点赋予一个三维速度矢量。在通常情况下,运动场是不等同于光流场的,但是我们真正需要的是运动场而非光流场。运动场可应用于计算机视觉领域,例如目标探测和追踪,视频分割以及定性分析。在图像通信和医疗成像领域里运动补偿已经引起极大的关注。运动补偿在图像增强和恢复以及图像压缩方面也很有用。运动分析是一种利用科学方法从可视数据里提取出运动信息的有力工具。额外的量值例如分歧,漩涡状态以及压力分布都能从速度数据中计算得出。在气象学里,风向量的的信息对于天气的数字化预报是尤为重要的,而风向量的信息则是通过运动分析方法从卫星图像数据估算出来的。1981年,Horn和Schunck最先将二维速度场与灰度相联系,引入光流基本约束方程,由此得到光流计算的基本算法。后来,人们基于不同的理论基础提出各种光流计算方法,算法性能各有不同。Barron等人对多种光流计算技术进行了总结,按照理论基础与数学方法的区别把它们分成四种：基于梯度的方法、基于匹配的方法、基于能量的方法、基于相位的方法。然而在实际场景分析中,使用传统的方法获得的结果并不理想。这是因为在实际场景中存在诸多非理想条件的影响因素,例如：不均匀的照明,闭塞,多重光流,物体的非刚性运动,、运动场的发散等。如果想得到可靠的光流,就必须要考虑到这些干扰因素。该论文目的在于提出一种新的模型,可以在照明不均匀条件下计算出高精度,高可信度的光流。该论文中提出的新的模型可以在照明不均匀条件下从一系列图像序列中提取出高精度、高可信度的运动场。我们提出了一种新的方法,即引进一个使用时空优化的扩展约束方程。提出的新模型的性能已经通过与传统的计算方法相比较在一些人工合成的,真实的场景下而验证过的。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第1章绪论  7-10
第2章背景  10-25
  2.1 传统的光流的计算方法  10-22
    2.1.1 基于梯度的光流计算方法  10-17
    2.1.2 基于匹配的光流计算方法  17-21
    2.1.3 其他计算光流的方法  21-22
  2.2 关于照明不均匀的相关研究论文  22-25
    2.2.1 Mukawa  23
    2.2.2 时空照明不均匀模型  23-25
第3章改进的理论框架  25-32
  3.1 照明不均匀条件下的时空模型  25-32
    3.1.1 时空局部优化  26-27
    3.1.2 全局和局部相结合的时空优化方法  27-32
第4章实验  32-55
  4.1 照明不均匀条件下确定运动场  32-55
    4.1.1 实验图像分析  33-36
    4.1.2 实验结果  36-53
    4.1.3 误差测量  53-55
第5章应用  55-60
  5.1 携带有照明光源的机器人的视觉系统  55-56
  5.2 还原3D图形  56-60
    5.2.1 模拟图像分析  56-58
    5.2.2 实验结果  58-60
第6章结论  60-61
致谢  61-62
参考文献  62-67
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果  67

照明不均匀条件下光流计测的研究

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