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光流

光流Optical flow或optic flow)是 計算 機 視 覺和 圖像 處理 領域的 一個重要概念,它描述了 視域中物 體 運 動 時, 觀 測目 標、表面或 邊 緣在 圖像平面上的像素 運 動。光流法通 過分析 圖像序列中像素在 時 間域上的 變化及其相 鄰 幀之 間的相 關性, 來 確定物 體在 連 續 幀之 間的 運 動信息。 這 種方法 廣泛 套用 於 運 動 檢 測、物 體 識 別、碰撞 時 間 計算、物 體膨 脹 計算、 運 動 補 償 編 碼以及立 體 測量等多 個方面。

光流的概念最早由Gibson在1950年提出,其基本假 設 包括亮度 恆定不 變(即同一目 標在不同 幀 間 運 動 時,其亮度不 會 發生改 變)和 時 間 連 續或 運 動是 「小 運 動 」(即相 鄰 視 頻 幀的取 幀 時 間 連 續,或者,相 鄰 幀之 間物 體的 運 動比 較 「微小 」)。 這些假 設使得我 們可以 從 圖像序列中近似得到不能直接得到的 運 動 場。光流 場是 運 動 場在二 維 圖像平面上的投影,反映了 圖像上每一 點灰度的 變化 趨 勢,可看成是 帶有灰度的像素 點在 圖像平面上 運 動而 產生的瞬 時速度 場。

光流的 計算方法之一是Lucas-Kanade法,它利用了亮度不 變假 設和 鄰域光流相似假 設。通 過在 一個小 鄰域 內的多 個像素 點共享相同的 運 動,可以建立多 個光流方程 來求解 這些像素 點的 運 動信息。 這 種方法通 過最小二乘法 來 擬合, 從而估 計出物 體的 運 動。

總的 來 說,光流是 一個 強大的工具,它通 過分析 圖像序列中的像素 變化,提供了 關於 場景中物 體 運 動的重要信息。