[发明专利]估测光流量的局部张弛法

说明书

本发明涉及一种光流量估测的局部张弛(local relaxation)法(LR)，特别是涉及一种应用泊松(Poisson)方程(解耦)通过速度组合项对光流量估测的LR法。

最近光流量估测的局部张弛法(LR)的应用比高斯-塞德尔(Gauss-Seidel)法显示出更良好的性能。但是，因为运用了其中解决光流量估测问题的泊松方程，LR的直接应用会导致相对缓慢的收敛。

局部张弛算法(LR)很好地应用于估测光流量，在连续图像帧中，光流量是亮度帧面的表观速度场。LR甚至可以与新的正则法一起应用，这种新的正则法使用了对正则参数不敏感的一种多因子方法。LR是一种具有空间变化张弛参数的连续过张弛方法(SOR)，当用于光流量估测时，SOR比高斯-塞德尔张弛(GS)性能更好。然而，LR对光流量估测的直接应用也会降低它的性能。这是因为光流量场的两个速度分量是固有地耦合成一组耦合的泊松方程。这组泊松方程的解耦就能清楚地看到是如何以雅可比(Jacobi)张弛项来表达每一个解耦后的速度分量以帮助我们选择一个更好的局部张弛因子。

如果这类问题是表达成有边界值的问题，则LR能应用于光流量。这种表达式从亮度约束方程出发，亮度约束方程来自如下假设：在连续图像帧的时间间隔中，局部亮度帧面不变，如下式(1)所示：

    I(x+δx，y+δy，t+δt)＝I(x，y，t)                      (1)

这意味着一个围绕着一个图像点(x，y)的强化帧面在时间间隔δt内移动了(δx，δy)的量而不改变其帧面。把(1)式右边部分展开并略去其高次项，得出下式(2)。

    I(x+δx，y+δy，t+δt)＝I(x，y，t)+δxI_x+δyI_x+δxI_t    (2)

式中，I_x、I_y、I_t分别代表一个明暗度帧面在时间t和位置(x，y)上的水平、垂直和瞬时梯度。

将式(1)和(2)组合并除以δt，得出如下梯度和速度之间的线性关系式。

    I_xu+I_yv+I＝0                                           (3)

式中u和v分别是水平速度和垂直速度