圖像序列光流計(jì)算評估理論及方法研究.pdf

1、圖像序列光流計(jì)算技術(shù)是計(jì)算機(jī)視覺研究領(lǐng)域的一項(xiàng)重要研究內(nèi)容，21世紀(jì)以來，隨著計(jì)算機(jī)軟硬件水平的不斷提高，針對光流計(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、航空航天、醫(yī)學(xué)圖像處理、氣象分析、無人汽車自主駕駛等領(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)算評估理論與體系，從而客觀、全面地評價(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)。雖然目前的光流評估理論與方法提供了豐富的圖像測試集和多種評估指標(biāo)，為光流計(jì)算提供了較為完善的性能評價(jià)體系，但是在現(xiàn)有的光流誤差評估指標(biāo)中仍然存在一定的局限性，無法全面、準(zhǔn)確的反映不同光流算法的性能差異。針對以上問題，提出基于二維矢量的光流評估理論與方法，能夠更為全面、客觀地反映光流算法的誤差特點(diǎn)和性能。本文的主要研究內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)：
　　1.本文針對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)值等問題。因此，本文對角誤差進(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，只需對光流長度進(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)新的誤差評估理論。
　　4.采用Middlebury標(biāo)準(zhǔn)光流測試圖像序列對提出的光流評估理論及方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并與現(xiàn)有的光流評估理論與方法進(jìn)行對比，證明本文所提評估理論與方