[发明专利]一种基于非线性多重网格法的光流场快速估计方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机视觉领域，具体涉及一种利用基于非线性多重网格法的光流场快速估计方法。

背景技术

光流是指空间运动物体在观测成像面上像素运动的瞬时速度，提供了有关场景中物体结构、位置与运动信息，是计算机视觉的重要组成部分。光流是基于像素点定义的，所有光流的集合称为光流场。光流场是运动图像分析技术的重要方法之一，在军事、工业和生活等应用领域具有重要的现实意义。

目前的光流计算方法采用光流模型的能量泛函均由数据项和平滑项组成。数据项是变分光流算法中能量泛函的主要组成部分，主要包含了各种常值守恒假设，例如灰度守恒假设、梯度守恒假设、Hessian矩阵守恒假设、拉普拉斯守恒假设等，这些守恒假设构成的约束条件是光流计算中决定运动模型的关键。平滑项是变分光流算法中能量泛函的又一重要组成部分，主要包含了各种平滑和分段平滑策略，它使变分光流模型取得唯一解。

Horn和Schunck在1981年引入基本光流约束方程及整体平滑约束条件，建立了光流计算的变分模型。该方法数据项采用灰度守恒假设，即：

I₀(x)＝I₁(x+h(x))

对其进行一阶泰勒展开，得：

I_xu(x)+I_yv(x)+I_t＝0

Ix=∂I∂x,Iy=∂I∂y,It=∂I∂t]]>

式中，I₀与I₁分别表示前后两帧图像的灰度，x=(x,y)^T表示图像上某个像素点，h(x)=(u(x),v(x))^T表示待求的光流矢量，u(x),v(x)分别代表该点在x，y方向上的光流分量。

光流约束方程中包含两个未知量u(x)和v(x)，因而无法求得方程的唯一解。Horn和Schunck引入全局平滑约束，从而组成光流模型的能量泛函，如下所示：