圖像序列光流計(jì)算評(píng)估理論及方法研究.pdf

1、圖像序列光流計(jì)算技術(shù)是計(jì)算機(jī)視覺(jué)研究領(lǐng)域的一項(xiàng)重要研究?jī)?nèi)容，21世紀(jì)以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)軟硬件水平的不斷提高，針對(duì)光流計(jì)算的新理論與新方法層出不窮，不斷拓展光流計(jì)算理論在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)、生活中應(yīng)用的范圍，例如應(yīng)用于機(jī)器人視覺(jué)、航空航天、醫(yī)學(xué)圖像處理、氣象分析、無(wú)人汽車(chē)自主駕駛等領(lǐng)域。
　　隨著光流計(jì)算技術(shù)的迅速發(fā)展，如何從精確性和魯棒性等方面衡量光流算法的性能，建立完善的圖像序列光流計(jì)算評(píng)估理論與體系，從而客觀、全面地評(píng)價(jià)不同光流計(jì)算理論與

2、方法是相關(guān)研究人員面臨的一項(xiàng)重要任務(wù)。雖然目前的光流評(píng)估理論與方法提供了豐富的圖像測(cè)試集和多種評(píng)估指標(biāo)，為光流計(jì)算提供了較為完善的性能評(píng)價(jià)體系，但是在現(xiàn)有的光流誤差評(píng)估指標(biāo)中仍然存在一定的局限性，無(wú)法全面、準(zhǔn)確的反映不同光流算法的性能差異。針對(duì)以上問(wèn)題，提出基于二維矢量的光流評(píng)估理論與方法，能夠更為全面、客觀地反映光流算法的誤差特點(diǎn)和性能。本文的主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾點(diǎn)：
　　1.本文針對(duì)目前角誤差的缺陷進(jìn)行了分析，提出將角誤差的

3、計(jì)算由三維降至二維。光流矢量本身是二維數(shù)據(jù)，人為引入的第三維坐標(biāo)本身缺乏合理性，并且造成真實(shí)角誤差的低估、因光流模值大小改變估計(jì)值等問(wèn)題。因此，本文對(duì)角誤差進(jìn)行重新定義，直接計(jì)算二維空間內(nèi)光流估計(jì)值與真實(shí)光流的角誤差。
　　2.在現(xiàn)有的光流評(píng)估方法中，光流端點(diǎn)誤差是光流估計(jì)值與真實(shí)光流值差的模，因其本身含有角度差信息，并不能準(zhǔn)確反映出兩者的模值差異，因此，本文定義端點(diǎn)誤差為光流估計(jì)值與真實(shí)光流的模值差，只需對(duì)光流長(zhǎng)度進(jìn)行度量，而不

4、必考慮角誤差信息。提出歸一化端點(diǎn)誤差，將真實(shí)光流的模值計(jì)算在內(nèi)，有助于客觀反映端點(diǎn)誤差相對(duì)于真實(shí)光流的差異。
　　3.基于提出的光流誤差指標(biāo)，本文改進(jìn)了光流評(píng)估理論中的誤差統(tǒng)計(jì)方法，采用期望值而不是平均值反映誤差的總體水平，調(diào)整了魯棒性指標(biāo)的設(shè)置，使之更適應(yīng)新的誤差評(píng)估理論。
　　4.采用Middlebury標(biāo)準(zhǔn)光流測(cè)試圖像序列對(duì)提出的光流評(píng)估理論及方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并與現(xiàn)有的光流評(píng)估理論與方法進(jìn)行對(duì)比，證明本文所提評(píng)估理論與方