差分光流计算的方法及应用技巧

2025-09-29 理论教育版权反馈

【摘要】：本章方法基于第6章描述的差分图像，前述的光流计算方法用于差分图像会有一些限制，例如：差分图像是二值图像，所有的前景灰度和所有的背景灰度均相同，在灰度匹配时产生误差的可能性增加了。差分图像中前景成分很少，利用全局计算方法运算浪费严重。在前景范围内平滑光流向量。图7.2差分图像序列（第1行）、利用Horn-Schunck方法计算的光流场序列（第2行）和用新方法计算的光流场序列（第3行）

本章方法基于第6章描述的差分图像，前述的光流计算方法用于差分图像会有一些限制，例如：

（1）差分图像是二值图像，所有的前景灰度和所有的背景灰度均相同，在灰度匹配时产生误差的可能性增加了。

（2）即使引入各向异性的平滑策略，平滑后边缘模糊现象也很严重。

（3）差分图像中前景成分很少，利用全局计算方法运算浪费严重。

我们可以从图7.2中看到这些限制。因此，本章中利用一个新方法来计算差分序列中连续两帧的光流。新方法描述如下：

（1）匹配两帧中前景的质心，设全部前景像素与质心运动相同，产生最初的光流场。(https://www.chuimin.cn)

（2）将第1帧和第2帧图像划分为均匀的块，如9×9的块。计算两帧中对应块的前景质心位移，对于质心有位移的块，设整个块中的前景像素均与其质心运动相同；对于质心没有位移的块，保持其中像素的初始光流向量。这个过程中忽略不包含前景像素的块。

（3）计算两帧中的Harris角点[193]，匹配角点，相应调整角点的光流向量。

（4）在前景范围内平滑光流向量。

新方法计算光流的结果示例如图7.2所示的第3行。可以看到，大多数向量方向和强度都恰当地表达了两帧之间的运动，光流限定在前景中，边缘模糊很少。

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