光流場計算及其若干優(yōu)化技術研究.pdf

1、計算圖像光流場是計算機運動視覺的基礎研究內容，是進行運動分析與理解的重要工具，在運動檢測、運動估計、運動跟蹤、運動識別等應用中都有重要作用。雖已發(fā)展了三十年，但新的要求、新的問題促使了新一代光流計算技術的發(fā)展，新理論、新技術、新方法在該研究領域不斷涌現(xiàn)，使得該領域的研究再次成為熱點。本論文以提高光流場質量為核心任務，選擇了其中的幾個前沿和熱點問題，即反饋控制的光流計算、大位移光流計算、圖割光流計算、遮擋判斷與處理，從優(yōu)化角度展開了一些創(chuàng)

2、新性研究，涉及優(yōu)化、控制、圖像處理、人工智能等多個學科。
　　本文的主要工作如下：
　　(1)綜述了光流場估計算法的研究現(xiàn)狀及面臨的主要問題，簡單介紹了連續(xù)光流計算算法的分類及其原理、光流場的表示方法、用于光流計算的測試圖像庫、基準光流場、評價指標等光流場質量評價體系，為后續(xù)光流場質量的評價提供依據(jù)。
　　(2)介紹了全局微分估計法和局部微分估計法的技術細節(jié)，引入反饋控制的思想，提出了一種最優(yōu)控制的局部光流計算法，闡述

3、了光流計算的最優(yōu)控制過程，涉及控制環(huán)節(jié)、控制參數(shù)、目標函數(shù)、優(yōu)化算法，并做了相應的實驗，是提高現(xiàn)有光流計算精度的一種全新嘗試。
　　(3)綜述了大位移光流計算的研究現(xiàn)狀，闡述了傳統(tǒng)HS估計法對大位移光流計算的機理性誤差及補償原理，介紹了Harris算子的原理和角點匹配方法，提出了一種基于Harris角點匹配的新的補償式大位移全局光流計算法，并實驗驗證了它的有效性。
　　(4)闡述了圖割優(yōu)化算法的基本理論，列舉了三種具體的圖割

4、優(yōu)化算法，以及在光流計算中的應用，并通過實驗演示了計算效果。圖割光流計算過程的實質是依賴離散能量函數(shù)的最優(yōu)化過程，具有運動邊界保護性好、可估計大位移光流的優(yōu)點，同時也具有平滑過渡性較差的缺點。
　　(5)比較了圖割能量函數(shù)中幾種空間項函數(shù)的平滑性能，理論和實驗證明了空間項的擾動能消減outlier點的發(fā)生。另外，提出了一種基于正反幀序的遮擋判別式，以及新的圖割能量函數(shù)和網絡流圖結構，通過控制局部的空間項而控制光流場的局部平滑，實現(xiàn)