光流(Optical flow)-视频分析基础概念

作者&投稿:枞咬 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
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光流 是空间运动物体在 观察成像平面 上的像素运动的 瞬时速度 ,是利用图像序列中像素在时间域上的变化以及相邻帧之间的 相关性 来找到上一帧跟当前帧之间存在的对应关系,从而计算出相邻帧之间物体的运动信息的一种方法。一般而言,光流是由于场景中前景目标本身的移动、相机的运动,或者两者的共同运动所产生的。考虑下图(图片来自 维基百科 ):

图中表示一个小球在连续5帧图像中的移动,箭头则表示小球的 位移矢量 。简单来说,光流是空间运动物体在观测成像平面上的像素运动的“瞬时速度”,光流的研究是利用图像序列中的像素强度数据的时域变化和相关性来确定各自像素位置的“运动”,研究光流场的目的就是为了从图片序列中近似得到不能直接得到的现实中的 运动场 。光流应用于诸多领域:

在介绍光流的计算法之前有必要了解:光流之所以生效是依赖于这几个假设:

其实也很好理解,如果不满足以上条件,那么也找不到该像素在下一帧的位置,自然也无法计算出它的运动。

假设第一帧图像中的像素 I(x, y, t) 在时间 dt 后移动到第二帧图像的 (x+dx, y+dy) 处。根据上述第一条假设:灰度值不变,我们可以得到:

对等号右侧进行泰勒级数展开,消去相同项,两边都除以 dt ,得到如下方程:

其中:

上面的等式叫做光流方程。其中 f x 和 f y 的梯度,同样 f t 是时间方向的梯度。但 (u, v) 是不知道的。我们不能在一个等式中求解两个未知数。有几个方法可以帮我们解决这个问题,其中的一个是 Lucas-Kanade 法 。

这里就要用到上面提到的第二个假设条件,领域内的所有像素点具有相同的运动。Lucas-Kanade法就是利用一个3x3的领域中的9个像素点具有相同的运动,就可以得到9个点的光流方程(即上述公式),用这些方程来求得 (u, v) 这两个未知数,显然这是个约束条件过多的方程组,不能解得精确解,一个好的解决方法就是使用最小二乘来拟合。求解过程:

这样我们跟踪一些点就能得到这些点的光流向量,但是这里还存在 尺度空间 的问题,简单来讲,直到现在我们还只是处理一些很小的运动,如果是大的运动那该怎么办? 图像金字塔 。在图像金字塔顶层,小的运动被移除,大的运动转换成了小的运动,这样就能跟踪到了原本大的运动,重复计算图像金字塔不同层的图像的光流,我们就得到了在不同尺度空间上的光流。




光流(Optical Flow)
光流是由观察者和场景之间的[相对运动]引起的视觉场景中物体、表面和边缘的运动模式。一般而言,光流是由于场景中前景目标本身的移动、观测者运动,或者两者的共同运动所产生的。光流在很多领域中都被用到,例如视频中的运动目标检测,视频压缩等等。在分析光流时,需要用到两个重要假设: 1.对象的像素强度...

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什么叫光流?
光流(optical flow)法是目前运动图像分析的重要方法,它的概念是由Gibso。于1950年首先提出的,是指时变图像中模式运动速度。因为当物体在运动时,它在图像上对应点的亮度模式也在运动。这种图像亮度模式的表观运动(apparent motion)就是光流。光流表达了图像的变化,由于它包含了目标运动的信息,因此可...

光流法(optical flow methods)
Lucas-Kanade算法的核心是泰勒展开和最小二乘法。原始算法虽简洁,但在处理高速运动和边缘细节时略显不足。Jean-Yves Bouguet的改进引入金字塔层次结构,利用仿射变换减少运动影响。首先,构建图像金字塔,从顶层开始,逐层追踪,通过迭代过程不断优化光流估计。OpenCV中的cv2.calcOpticalFlowPyrLK函数是LK算法...

什么是optical flow
1、optical flow (光流) 表示的是相邻两帧图像中每个像素的运动速度和运动方向。第t帧的时候A点的位置是(x1, y1),那么我们在第t+1帧的时候再找到A点(能在下一帧中找到A点,就需要用到计算光流的各种方法,在openCI中可以实现),假如它的位置是(x2,y2),那么我们就可以确定A点的运动了:...

Coax ,Pcm,I2S,Optical,Usb,DSD什么意思?
COAX是指同轴电缆。PCM是指脉冲编码调制,I2S(Inter—ICSound)总线,又称集成电路内置音频总线,optical是光纤接口,USB,是英文UniversalSerialBus(通用串行总线)的缩写,是一个外部总线标准,用于规范电脑与外部设备的连接和通讯,DSD(DirectStreamDigital)技术也叫做直接数字流。

宽带核心网技术IP over Optical
IP over Optical的实现方法主要有两种,即IP\/MPλS\/WDM和IP\/Digital Wrapper\/WDM,其中WDM代表光通信技术,包括未来的OTDM。其网络模型如图所示,MPLS(多协议波长标签交换)信号和路由选择在光网络中发挥作用。通过在光网络的路由和交换中应用MPLS,特别是以波长标签控制WDM\/DWDM的方式,即多协议波长标签...

路由器上的 Optical internet 闪红灯,怎么办?
路由器上的 Optical internet 闪红灯说明光纤信号有问题,可以通过以下方法查找原因:1、沿光纤线路查找光纤是否有断路地方。2、光纤的尾纤没有插到光猫上或者没有插实。3、拨打宽带维修电话,让维修人员查看是否是光猫本身的问题。无线路由器指示灯说明 1、 pwr。pwr全称Power,是电源指示灯电源灯,当...

optical ammeter的意思
optical ammeter 英 [ˈɒptɪkl ˈæmiːtə(r)] 美 [ˈɑːptɪkl ˈæmiːtər]网络  光学电流计; 光学安培计

OCR工作流程
OCR(Optical Character Recognition,光学字符识别)工作流程旨在将图像中的图形、表格内容及文字转换为计算机可读的文字,以实现影像资料的存储优化、再利用和分析,同时节省人工输入的时间。这个过程主要包括四个主要步骤:影像输入、影像前处理、文字特征抽取和比对识别,以及人工校正和结果输出。首先,影像输入...

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段曲丽珠: 它是一种图像对齐算法,研究图像中疏密不同的运动变化,这种变化即点光流,通过计算远近不同的运动变化,可以区分不同的运动对象,从而得到远近高和低角度等信息.专业的论文在此:http://www.scholarpedia.org/article/Optic_flow

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段曲丽珠: 基于光流方法(Optical Flow)的运动检测采用了运动目标随时间变化的光流特性,如Meyer[2] 等通过计算位移向量光流场来初始化基于轮廓的跟踪算法,从而有效地提取...

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段曲丽珠: 流过”视网膜(即图像平面),好像一种光的“流”,故称之为光流(optical flow)...以HMMDemo为例,指导如何让你的项目脱离OpenCV安装环境编译,编译出来的程序也可以...

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段曲丽珠: 看程序最后要得出opticalflow[i*width+j] = u;然后体现在output上就是黑白两种颜色,判断依据是看u的绝对值是否大于10 Et是当前像素和上一个图对应像素的灰度插 Ex是当前像素和同一行下一个像素的差值 Ey是当前像素和下一行同一位置像素灰度差值 按照公式计算出u

东坡区15890745577: optical flow是什么意思 -
段曲丽珠: optical flow 光流请采纳如果你认可我的回答,敬请及时采纳, ~如果你认可我的回答,请及时点击【采纳为满意回答】按钮 ~~手机提问的朋友在客户端右上角评价点【满意】即可. ~你的采纳是我前进的动力 ~~O(∩_∩)O,记得好评和采纳,互相帮助

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段曲丽珠: 光流是一种简单实用的图像运动的表达方式,通常定义为一个图像序列中的图像亮度模式的表观运动,即空间物体表面上的点的运动速度在视觉传感器的成像平面上的表达.

东坡区15890745577: Usingthecamera,wecande - tect aregionofobstacles ontheimagebasedonoptical flow[4],求翻译 -
段曲丽珠: 正确的句子:Using the camera, we can detect a region of obstacles on the image based on optical flow.翻译:配合着摄像机的使用,我们能够在基于光流法(生成的)的图像中识别出一片障碍物区域.背景知识:光流法optical flow 光流(optical flow)法是目前运动图像分析的重要方法,它的概念是由Gibso.于1950年首先提出的,是指时变图像中模式运动速度.因为当物体在运动时,它在图像上对应点的亮度模式也在运动.这种图像亮度模式的表观运动(apparent motion)就是光流

东坡区15890745577: 光流场是三维真实世界中的运动物体在二维图像平面的投影 用英语怎么说 -
段曲丽珠: Optical flow field is three-dimensional movement in the real world objects in 2 d image plane projection

东坡区15890745577: 如何提取光流场图像中的运动区域 -
段曲丽珠: matlab实现边缘检测和图像分割提供了很多有用的图像处理函数,做图像分割方法有很多,例如:基于阈值的方法,基于边缘的方法,基于区域的方法,基于凸轮的方法以及基于能量泛函的方法.其中matlab里面有很多做边缘检测的算法,最常用的是sobel,prewitte算法,通过该算子与图像的卷积运算,即可检测到图像边缘,进一步分割目标区域.

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