一种基于误差分布式多层网格的快速光流场计算方法技术

本发明专利技术属于机器视觉领域，公开了一种基于误差分布式多层网格的快速光流场计算方法，包括：步骤一，输入图像，构建线性方程Ax=f；步骤二，建立多层图像金字塔；步骤三，进行前优化，消除高频分量；步骤四，进行残差传递，消除低频分量；步骤五，重复步骤三、四，直至残差传递至最粗层；步骤七，从最粗层开始进行误差回传；步骤八，进行细网格误差校正；步骤九，进行后优化迭代，提高解的稳定性；步骤十，重复步骤七～九，直至残差传递至最细层。本发明专利技术所述的方法是一种加速方程优化求解的有效方法，高频误差收敛很快，能够显著提高视觉光流场的计算速度，与变分法相比，该方法的收敛速度能够提高到3.5倍以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机器视觉领域，涉及。
技术介绍
在视觉运动分析理论中，当相机与场景目标间有相对运动时所观察到的图像亮度模式运动称之为光流(optical flow)。由于序列视频图像之间的光流矢量场表达了图像的变化，能够定量地描述帧间同名像点之间的匹配关系，并给出像面偏移量，因此为观察者提供了关于目标的运动及结构信息。变分法是求解光流的主流方法。其指导思想是在梯度平滑和数据保真的意义上构建能量泛函，重点通过求解最优化能量函数的欧拉-拉格朗日方程(偏微分方程)得到致密的光流矢量场。变分光流的优势在于，模型的通用性好，求解的精确度高，且光流场致密。在变分框架下，Horn和Schunck提出的方法可以根据不同的假设条件得到不同的光流计算模型，其能量泛函模型包括平滑项和数据项，可解析描述为:权利要求1.，其特征在于包括如下步骤: 步骤一，输入图像，构建线性方程Ax=f，方法如下: (1)计算时空梯度张量矩阵，将待解方程组离散化； 假设在某一帧图像平面上，(i，j)表示第i行第j列像素点的位置，Uiij和Viij分别表示该点在相邻帧间发生的横向X轴和纵向y轴上的位移场；计算图像的空间偏导数fx，fy以及时间偏导数ft，可得到图像中每个像素的时空梯度张量J矩阵:全文摘要本专利技术属于机器视觉领域，公开了，包括步骤一，输入图像，构建线性方程Ax=f；步骤二，建立多层图像金字塔；步骤三，进行前优化，消除高频分量；步骤四，进行残差传递，消除低频分量；步骤五，重复步骤三、四，直至残差传递至最粗层；步骤七，从最粗层开始进行误差回传；步骤八，进行细网格误差校正；步骤九，进行后优化迭代，提高解的稳定性；步骤十，重复步骤七～九，直至残差传递至最细层。本专利技术所述的方法是一种加速方程优化求解的有效方法，高频误差收敛很快，能够显著提高视觉光流场的计算速度，与变分法相比，该方法的收敛速度能够提高到3.5倍以上。文档编号G06T7/20GK103247058SQ201310174158公开日2013年8月14日 申请日期2013年5月13日 优先权日2013年5月13日专利技术者李秀智, 贾松敏, 谭君, 赵冠荣, 尹晓琳 申请人:北京工业大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于误差分布式多层网格的快速光流场计算方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一，输入图像，构建线性方程Ax=f，方法如下：(1)计算时空梯度张量矩阵，将待解方程组离散化；假设在某一帧图像平面上,（i,j）表示第i行第j列像素点的位置，ui,j和vi,j分别表示该点在相邻帧间发生的横向x轴和纵向y轴上的位移场；计算图像的空间偏导数fx,fy以及时间偏导数ft,可得到图像中每个像素的时空梯度张量J矩阵：J=fxfxfxfyfxftfyfxfyfyfyftftfxftfyftft=J11J12J13J21J22J23J31J32J33---(1)若用[J]i,j表示J矩阵在像素点(i,j)处的值，用h表示空间步长，将变分法由能量泛函数得到的欧拉?拉格朗日方程离散为：[J11]i,jui,j+[J12]i,jvi,j-αh2(ui+1,j+ui-1,j+ui,j+1+ui,j-1-4ui,j)=-[J13]i,j---(2)[J12]i,jui,j+[J22]i,jvi,j-αh2(ui+1,j+ui-1,j+ui,j+1+ui,j-1-4ui,j)=-[J23]i,j---(3)式中，α为调节平滑项和数据项二者权重的系数；(2)将差分方程(2)转化成线性常系数方程组A1x=f1；化简方程(2)，得到求解区域D内的差分方程组：(1+h24α[J11]i,j)ui,j-14(ui+1,j+ui-1,j+ui,j+1+ui,j-1)+h24α[J12]vi,j=-h24α[J13]i,j假设图像总共有N+1行，除去第零行和第N行，第一列各个像素的差分方程组有如下形式：1+h24α[J11]11-140···000-141+h24α[J11]21-14···000·····················000···-141+h24α[J11](N-2)1-14000···0-141+h24α[J11](N-1)1u11u21···u(N-1)1-1410···001···0············00···1u12u22···u(N-1)2+h24α[J21]110···00h24α[J21]21···0············00···h24α[J21](N-1)1v11v21···v(N-1)1=-h24α[J13]11+14g01+14...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李秀智，贾松敏，谭君，赵冠荣，尹晓琳，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：