圖像序列光流場計(jì)算及三維場景恢復(fù)研究.pdf

1、該論文主要研究圖像光流場計(jì)算方法以及由光流場重建三維運(yùn)動和結(jié)構(gòu)的計(jì)算理論與方法.該文從物體光照模型的角度出發(fā),依據(jù)物體色彩和飽和度的量在運(yùn)動過程中不變的特性,把色彩和飽和度作為色彩特征不變量,提出了基于色彩和飽和度的彩色時變圖像光流場計(jì)算方法,該方法不僅可以避免RGB顏色模型帶來的線性相關(guān)問題,而且更符合生物視覺原理.該文選用HSV和HLS兩種常用顏色模型計(jì)算彩色時變圖像的光流場,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法能得到相當(dāng)精確的瞬時位置速度且適用于各

2、種運(yùn)動.該文還綜合視覺運(yùn)動分析中的兩類處理方法,提出了一種基于特征和基于光流場相結(jié)合的光流場算法,把圖像中的角點(diǎn)作為特征點(diǎn).首先在圖像序列中檢測和跟蹤角點(diǎn).然后記錄角點(diǎn)在圖像序列中的位置.最后通過理論分析認(rèn)為角點(diǎn)的位移場近似作為圖像序列的光流場.把角點(diǎn)的位移場近似作為圖像序列的光流場,一方面可以大大減少后續(xù)重建三維運(yùn)動和結(jié)構(gòu)任務(wù)的計(jì)算量,另一方面解決了兩類處理方法中難以解決的跟蹤和匹配問題.在3D運(yùn)動和結(jié)構(gòu)重建方面,該文改進(jìn)了基于光流場

3、計(jì)算3D運(yùn)動和結(jié)構(gòu)的線性算法,通過光流運(yùn)動模型的建立,推導(dǎo)出由角點(diǎn)光流場重建3D物體運(yùn)動和結(jié)構(gòu)的線性算法.并用改進(jìn)的線性算法對合成圖像序列和真實(shí)圖像序列進(jìn)行實(shí)驗(yàn),給出了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果.該文在基于直線光流場重建3D運(yùn)動和結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行了大量的工作.首先綜合邊緣直線分割的研究成果,給出了改進(jìn)后的邊緣直線分割方法,該方法以圖像邊緣的鏈碼表示為基礎(chǔ),逐步刪除對完成計(jì)算機(jī)視覺任務(wù)沒有意義的鏈碼,并用最小二乘法擬合成圖像直線.改進(jìn)后的方法能盡可能多地

4、從圖像中提取直線信息,既可以較準(zhǔn)確地提取直線的端點(diǎn)信息,又能得到直線的準(zhǔn)確表示.其次該文提出了一種基于Hough變換的直線跟蹤新方法,該方法利用Hough變換中的點(diǎn)線對偶性原理,將在圖像空間中對直線的跟蹤轉(zhuǎn)化為在參數(shù)空間中對點(diǎn)的跟蹤.還給出了該直線跟蹤方法的合理幾何解釋.最后該文提出了一種基于直線光流場重建3D運(yùn)動和結(jié)構(gòu)的新算法.圖像直線運(yùn)動時,直線坐標(biāo)對時間的一階導(dǎo)數(shù)(即速度或稱為一次光流)和二階導(dǎo)數(shù)(即加速度或稱為二次光流),由圖像

5、中所有的特征直線的坐標(biāo)、速度和加速度就形成了一個直線的光流場,該文給出了直線光流場的數(shù)學(xué)描述.通過建立求解空間物體運(yùn)動參數(shù)的線性方程組,利用三幅圖像21條直線對應(yīng)關(guān)系,可以求得物體的運(yùn)動12個參數(shù)以及空間直線坐標(biāo).但是在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中,要找出這21條直線以及其對應(yīng)關(guān)系是很困難的,因此該文提出的運(yùn)用解非線性方程組的方法,只需要6條直線的光流,就可以分步求出物體的12個運(yùn)動參數(shù),并根據(jù)求得的12個運(yùn)動參數(shù)和一致的圖像坐標(biāo)系中的直線坐標(biāo),求得空