圖像序列光流場計算及三維場景恢復(fù)研究.pdf

1、該論文主要研究圖像光流場計算方法以及由光流場重建三維運動和結(jié)構(gòu)的計算理論與方法.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算彩色時變圖像的光流場,實驗結(jié)果表明該方法能得到相當精確的瞬時位置速度且適用于各

2、種運動.該文還綜合視覺運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,把圖像中的角點作為特征點.首先在圖像序列中檢測和跟蹤角點.然后記錄角點在圖像序列中的位置.最后通過理論分析認為角點的位移場近似作為圖像序列的光流場.把角點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)重建三維運動和結(jié)構(gòu)任務(wù)的計算量,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運動和結(jié)構(gòu)重建方面,該文改進了基于光流場

3、計算3D運動和結(jié)構(gòu)的線性算法,通過光流運動模型的建立,推導(dǎo)出由角點光流場重建3D物體運動和結(jié)構(gòu)的線性算法.并用改進的線性算法對合成圖像序列和真實圖像序列進行實驗,給出了相應(yīng)的實驗結(jié)果.該文在基于直線光流場重建3D運動和結(jié)構(gòu)方面進行了大量的工作.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),逐步刪除對完成計算機視覺任務(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,既可以較準確地提取直線的端點信息,又能得到直線的準確表示.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運動和結(jié)構(gòu)的新算法.圖像直線運動時,直線坐標對時間的一階導(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、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,可以求得物體的運動12個參數(shù)以及空間直線坐標.但是在實際應(yīng)用當中,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個運動參數(shù),并根據(jù)求得的12個運動參數(shù)和一致的圖像坐標系中的直線坐標,求得空