光流的概念、HS算法及应用

光流的概念、HS算法及应用一、光流的概念运动物体的亮度模式运动叫做光流，或者说光流运动物体在成像面上的像素运动的速度。光流场是2D瞬时速度场。其中，2D瞬时速度矢量是图像中运动物体的3D速度矢量在成像面的投影。图1Pi为三维运动物体上的点P0在成像面上的二维投影P0的运动在成像面内表现为Pi的运动，而Pi的运动速度就是P0的光流。光照的变化必然引起光流的变化，有些运动不产生光流，如光照不变时，均匀亮度的球体绕中心轴自转的运动。二、光流的H-S算法假定：1、图像的灰度始终不变，2、光流在整个图像中满足一定的约束条件，即全局性约束，3光流在整个图像中均匀变化，即平滑性约束，4不考虑图像中物体的重叠。光流基本约束方程0xytIuIvI其中I（x，y，t）为图像上点（x，y）在时刻t的灰度值，xIIx，yIIy，tIIt，dxudt，dyvdt。P0Pi迭代方程()()(1)()222kkxytkkxxyIuIvIuuIII，()()(1)()222kkxytkkyxyIuIvIvvIII其中k是循环数，可取0，u和v是光流局部平均值，为权重系数。三、利用光流对图像中运动物体的检测和提取光流法检测运动物体的原理：首先给图像中每个像素点赋予一个速度矢量（光流），这样就形成了光流场。如果图像中没有运动物体，光流场连续均匀，如果有运动物体，运动物体的光流和图像的光流不同，光流场不再连续均匀。从而可以检测出运动物体及位置。利用光流对图像中运动物体的检测和提取的步骤：1、获取图像，2、图像预处理滤波，3、计算图像各点光流，并转化为二进制数据，3、进一步处理滤波，4、将滤波过程切断的运动物体区域连通，5、将运动物体在图像区域中水平垂直投影定位，5、提取运动物体。四、光流法的实际应用利用光流场可以有效地对图像目标进行检测和分割，这对地对空导弹火控系统的精确制导，自动飞行器精确导航和着陆，战场动态分析，军事侦察航天或卫星图片的自动分析系统，医学上异常器官细胞分析与诊断，气象中对云图的运动分析和城市交通的车流量监管等都有重要意义。