光流場計(jì)算及其若干優(yōu)化技術(shù)研究.pdf

1、計(jì)算圖像光流場是計(jì)算機(jī)運(yùn)動(dòng)視覺的基礎(chǔ)研究內(nèi)容，是進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析與理解的重要工具，在運(yùn)動(dòng)檢測、運(yùn)動(dòng)估計(jì)、運(yùn)動(dòng)跟蹤、運(yùn)動(dòng)識別等應(yīng)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(jì)算技術(shù)的發(fā)展，新理論、新技術(shù)、新方法在該研究領(lǐng)域不斷涌現(xiàn)，使得該領(lǐng)域的研究再次成為熱點(diǎn)。本論文以提高光流場質(zhì)量為核心任務(wù)，選擇了其中的幾個(gè)前沿和熱點(diǎn)問題，即反饋控制的光流計(jì)算、大位移光流計(jì)算、圖割光流計(jì)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(gè)學(xué)科。
　　本文的主要工作如下：
　　(1)綜述了光流場估計(jì)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(jì)算算法的分類及其原理、光流場的表示方法、用于光流計(jì)算的測試圖像庫、基準(zhǔn)光流場、評價(jià)指標(biāo)等光流場質(zhì)量評價(jià)體系，為后續(xù)光流場質(zhì)量的評價(jià)提供依據(jù)。
　　(2)介紹了全局微分估計(jì)法和局部微分估計(jì)法的技術(shù)細(xì)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(jì)算法，闡述

3、了光流計(jì)算的最優(yōu)控制過程，涉及控制環(huán)節(jié)、控制參數(shù)、目標(biāo)函數(shù)、優(yōu)化算法，并做了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，是提高現(xiàn)有光流計(jì)算精度的一種全新嘗試。
　　(3)綜述了大位移光流計(jì)算的研究現(xiàn)狀，闡述了傳統(tǒng)HS估計(jì)法對大位移光流計(jì)算的機(jī)理性誤差及補(bǔ)償原理，介紹了Harris算子的原理和角點(diǎn)匹配方法，提出了一種基于Harris角點(diǎn)匹配的新的補(bǔ)償式大位移全局光流計(jì)算法，并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(jì)算中的應(yīng)用，并通過實(shí)驗(yàn)演示了計(jì)算效果。圖割光流計(jì)算過程的實(shí)質(zhì)是依賴離散能量函數(shù)的最優(yōu)化過程，具有運(yùn)動(dòng)邊界保護(hù)性好、可估計(jì)大位移光流的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也具有平滑過渡性較差的缺點(diǎn)。
　　(5)比較了圖割能量函數(shù)中幾種空間項(xiàng)函數(shù)的平滑性能，理論和實(shí)驗(yàn)證明了空間項(xiàng)的擾動(dòng)能消減outlier點(diǎn)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(wǎng)絡(luò)流圖結(jié)構(gòu)，通過控制局部的空間項(xiàng)而控制光流場的局部平滑，實(shí)現(xiàn)