基于變分理論的光流計(jì)算技術(shù)研究.pdf

1、光流是指空間運(yùn)動(dòng)物體在觀測(cè)成像面上像素運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度，光流不僅包含了被觀察物體的運(yùn)動(dòng)信息，還攜帶有被觀察物體的三維結(jié)構(gòu)等豐富的信息。光流計(jì)算是計(jì)算機(jī)視覺和圖像處理中的關(guān)鍵技術(shù)之一，也是當(dāng)今研究的熱點(diǎn)，本文就基于變分理論的光流計(jì)算技術(shù)進(jìn)行研究和改進(jìn)。
　　變分光流計(jì)算技術(shù)的出發(fā)點(diǎn)是將光流場(chǎng)的獲取轉(zhuǎn)變?yōu)橐蝗帜芰糠汉淖钚』瘑栴}。本文工作首先用數(shù)學(xué)方法證明了從變分光流算法中的能量泛函到非線性偏微分方程的轉(zhuǎn)變，并分析了求解擴(kuò)散反應(yīng)方程與

2、極小化能量泛函的一致性。
　　然后對(duì)構(gòu)成能量泛函的數(shù)據(jù)項(xiàng)和平滑項(xiàng)分別進(jìn)行改進(jìn)，得到一個(gè)新的擴(kuò)散反應(yīng)方程。關(guān)于數(shù)據(jù)項(xiàng)，本文采用兩種守恒假設(shè)約束相結(jié)合的方式，改進(jìn)的數(shù)據(jù)項(xiàng)在基于灰度守恒假設(shè)的基礎(chǔ)上引入包含圖像更多信息的Hessian矩陣守恒假設(shè)，提高了在光照突變情況下光流計(jì)算的準(zhǔn)確性，同時(shí)結(jié)合 Lucas局部光流一致算法，提高了算法在噪聲情況下的魯棒性。關(guān)于平滑項(xiàng)，本文則直接對(duì)擴(kuò)散反應(yīng)方程中的擴(kuò)散項(xiàng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣可以不用考慮能量泛函關(guān)

3、于凸性和可微性的限制，能夠?qū)\(yùn)動(dòng)邊緣施加更為靈活的控制。其光流平滑過程，借鑒Weickert應(yīng)用于圖像的一致增強(qiáng)擴(kuò)散思想，把它擴(kuò)展到光流矢量場(chǎng)，并做適當(dāng)改進(jìn)，使之更適合于光流場(chǎng)。為了解決大位移問題對(duì)光流計(jì)算的影響，本文采用由粗到精，多分辨率分層細(xì)化的方法進(jìn)行計(jì)算。
　　最后，本文選取三個(gè)比較有代表性的圖像序列驗(yàn)證本文改進(jìn)算法的有效性。通過分析實(shí)驗(yàn)得到的光流矢量圖和誤差數(shù)據(jù)，證明本文改進(jìn)算法無論在精確性還是魯棒性都要優(yōu)于以往其他變分