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《合肥工业大学》 2012年
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光流场计算及其若干优化技术研究

路子赟  
【摘要】:计算图像光流场是计算机运动视觉的基础研究内容,是进行运动分析与理解的重要工具,在运动检测、运动估计、运动跟踪、运动识别等应用中都有重要作用。虽已发展了三十年,但新的要求、新的问题促使了新一代光流计算技术的发展,新理论、新技术、新方法在该研究领域不断涌现,使得该领域的研究再次成为热点。本论文以提高光流场质量为核心任务,选择了其中的几个前沿和热点问题,即反馈控制的光流计算、大位移光流计算、图割光流计算、遮挡判断与处理,从优化角度展开了一些创新性研究,涉及优化、控制、图像处理、人工智能等多个学科。 本文的主要工作如下: (1)综述了光流场估计算法的研究现状及面临的主要问题,简单介绍了连续光流计算算法的分类及其原理、光流场的表示方法、用于光流计算的测试图像库、基准光流场、评价指标等光流场质量评价体系,为后续光流场质量的评价提供依据。 (2)介绍了全局微分估计法和局部微分估计法的技术细节,引入反馈控制的思想,提出了一种最优控制的局部光流计算法,阐述了光流计算的最优控制过程,涉及控制环节、控制参数、目标函数、优化算法,并做了相应的实验,是提高现有光流计算精度的一种全新尝试。 (3)综述了大位移光流计算的研究现状,阐述了传统HS估计法对大位移光流计算的机理性误差及补偿原理,介绍了Harris算子的原理和角点匹配方法,提出了一种基于Harris角点匹配的新的补偿式大位移全局光流计算法,并实验验证了它的有效性。 (4)阐述了图割优化算法的基本理论,列举了三种具体的图割优化算法,以及在光流计算中的应用,并通过实验演示了计算效果。图割光流计算过程的实质是依赖离散能量函数的最优化过程,具有运动边界保护性好、可估计大位移光流的优点,同时也具有平滑过渡性较差的缺点。 (5)比较了图割能量函数中几种空间项函数的平滑性能,理论和实验证明了空间项的扰动能消减outlier点的发生。另外,提出了一种基于正反帧序的遮挡判别式,以及新的图割能量函数和网络流图结构,通过控制局部的空间项而控制光流场的局部平滑,实现了遮挡的判断和处理。
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TP391.41

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 秦晓波;柴志成;;基于运动估计优化的HS光流算法研究[J];四川大学学报(自然科学版);2014年04期
2 刘璐;陈甫;刘建波;;基于特征约束与光流场方法的遥感图像配准[J];计算机工程与设计;2014年09期
3 刘骏;祖静;张瑜;张红艳;;光照变化条件下的光流估计[J];中国图象图形学报;2014年10期
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 胡敬舒;基于帧间差分的运动目标检测[D];哈尔滨工程大学;2013年
2 张妮;基于全局光流的群体性异常行为检测算法研究与实现[D];太原理工大学;2014年
3 杜厚鹏;基于监控视频的运动车辆检测与违章分析[D];南京邮电大学;2014年
4 付高静;电梯轿厢内异常行为识别研究[D];哈尔滨理工大学;2015年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄波,杨勇,王桥,吴乐南;一种自适应的光流估计方法[J];电路与系统学报;2001年04期
2 昌猛,吴新根,罗立民,舒华忠,傅瑶;一种快速的光流场计算方法[J];东南大学学报;1999年05期
3 张泽旭,李金宗,李冬冬;一种鲁棒性的光流算法研究[J];电子学报;2003年12期
4 王年;范益政;鲍文霞;韦穗;梁栋;;基于图割的图像匹配算法[J];电子学报;2006年02期
5 屈有山,田维坚,李英才;基于并行隔帧差分光流场与灰度分析综合算法的运动目标检测[J];光子学报;2003年02期
6 张令涛;曲道奎;徐方;;一种基于图割的改进立体匹配算法[J];机器人;2010年01期
7 陈震,高满屯,沈允文;基于角点跟踪的光流场计算[J];计算机工程;2003年13期
8 钱东海,张建明;五点约束最小二乘法估计光流速度场[J];计算机辅助设计与图形学学报;2004年09期
9 王哲;常发亮;;基于网络最小割的分层立体视觉匹配方法[J];模式识别与人工智能;2007年01期
10 桂本烨,钱徽,朱淼良;一种优化梯度计算的改进HS光流算法[J];中国图象图形学报;2005年08期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 林鹰;付洋;;基于颜色与边界几何特征的移动侦测布防方法[J];安防科技;2008年05期
2 陈征;;一类系统的二次李雅普诺夫函数存在性的判断[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2006年04期
3 韩强;;基于广义Hough变换的手写文档整词定位[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2011年05期
4 刘放;杨杨;明军;;一种时空采样矩阵的确定方法[J];安徽大学学报(自然科学版);2006年04期
5 孙小军;焦建民;何俊红;;解优化问题的遗传加速信赖域搜索算法[J];安徽大学学报(自然科学版);2008年03期
6 张家昕;段复建;;一种结合NCP函数的SQP滤子新算法[J];安徽大学学报(自然科学版);2010年05期
7 高洪;孟舒;查为民;李玲纯;张海涛;;6-3-3并联机构物理样机结构优化[J];安徽工程大学学报;2011年03期
8 程刚;郑小华;阳锋;徐祖舰;;三维全景视觉技术在农业机器人中的应用[J];安徽农业科学;2010年34期
9 杨荣春;余波;;马钢厂区安防系统方案探讨[J];安徽冶金;2005年03期
10 李兵方;胡水玲;;浅析多元凸函数的分析学性质[J];安康学院学报;2011年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘钰;韩峰;董楠;陆希成;雷鸣;;爆炸容器安全概率的统计分析方法[A];全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集(下)[C];2011年
2 刘善磊;张亮;;基于相位相关和SURF算法的关键帧实时匹配研究[A];江苏省测绘学会2011年学术年会论文集[C];2011年
3 隋树林;孙立宏;姚文龙;袁健;;融合改进UKF/SIFT信息的自主光学导航方法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 汪力;叶桦;夏良正;;利用特征点定位嘴巴[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 ;Loop-closing By Using SIFT Features for Mobile Robots[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 姚智颖;刘冬;;基于Kazakov线性化的迭代滤波[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
7 周凯;范瑞霞;李位星;;一种基于SIFT的MeanShift-粒子滤波融合跟踪算法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
8 方宇强;戴斌;;基于图像分解的鲁棒光流计算[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
9 ;Rapid Target Recognition and Tracking under Large Scale Variation Using Semi-Naive Bayesian[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
10 ;A High-level Image Sequence Fusion Algorithm for Human Detection[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王玉全;基于全景视觉的移动机器人同时定位与地图创建方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 谭佳琳;粒子群优化算法研究及其在海底地形辅助导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 梁洪;基于内容的医学图像检索及语义建模关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 任桢;图像分类任务的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 孔凡芝;引线键合视觉检测关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 王作为;具有认知能力的智能机器人行为学习方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 陈得宇;基于MAS的智能电压控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 刘冬雁;川西高原甘孜黄土记录的早更新世晚期以来的古气候变化[D];中国海洋大学;2009年
9 王敏;分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响[D];合肥工业大学;2010年
10 李方义;区间非概率多目标优化设计方法及其在车身设计中的应用[D];湖南大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张淑芳;基于LabVIEW的便携式汽车仪表检测仪的研制[D];安徽工程大学;2010年
2 宋抗;压缩机活塞圆度误差数字检测系统研究[D];河南理工大学;2010年
3 张小亮;非线性规划的信赖域算法[D];河南理工大学;2010年
4 张聪炫;基于蚁群算法由直线光流场重建三维结构的研究[D];南昌航空大学;2010年
5 袁猛;基于变分理论的光流计算技术研究[D];南昌航空大学;2010年
6 陈忠翔;基于立体视觉的三维重建方法研究[D];南昌航空大学;2010年
7 徐芳芳;优化问题的PVD算法研究[D];山东科技大学;2010年
8 雒燕飞;地质灾害应急地理信息数据库设计及其应用[D];山东科技大学;2010年
9 唐红梅;基于辐射与空间信息的遥感图像检索[D];山东科技大学;2010年
10 倪希亮;基于尺度不变特征的多源遥感影像配准[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 施家栋;王建中;;动态场景中运动目标检测与跟踪[J];北京理工大学学报;2009年10期
2 高凯亮;覃团发;王逸之;常侃;;一种基于帧差法与背景减法的运动目标检测新方法[J];电讯技术;2011年10期
3 夏应高;朱秀昌;;用于监控视频的滞留与搬移物体的检测算法[J];电视技术;2008年12期
4 蒋建国;安红新;齐美彬;许郴;;复杂场景下的快速目标检测算法[J];电子测量与仪器学报;2012年03期
5 张泽旭,李金宗,李宁宁;基于光流场分割和Canny边缘提取融合算法的运动目标检测[J];电子学报;2003年09期
6 张泽旭,李金宗,李冬冬;一种鲁棒性的光流算法研究[J];电子学报;2003年12期
7 王俊卿,史泽林,黄莎白;一种特征点跟踪的运动目标检测[J];光电工程;2005年09期
8 窦闻;孙洪泉;陈云浩;;基于光谱响应函数的遥感图像融合对比研究[J];光谱学与光谱分析;2011年03期
9 刘艳丽;陈昊;余炎峰;;基于帧间差分法和不变矩特征的运动目标检测与识别[J];工业控制计算机;2008年07期
10 李海霞;范红;;基于背景差法的几种背景建模方法的研究[J];工业控制计算机;2012年07期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 李炜;群体目标动态分析研究[D];山东大学;2011年
2 杨振亚;彩色图像处理中几个基本问题的研究[D];华东师范大学;2008年
3 钟志;基于异常行为辨识的智能监控技术研究[D];上海交通大学;2008年
4 王曾敏;小波图像融合算法及其在视频车辆检测系统中的应用研究[D];天津大学;2009年
5 吴秋霞;复杂场景下的人体行为识别[D];华南理工大学;2012年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 邢剑卿;基于正则化文本图像超分辨率重建技术的研究与应用[D];太原理工大学;2015年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 昌猛,吴新根,罗立民,舒华忠,傅瑶;一种快速的光流场计算方法[J];东南大学学报;1999年05期
2 孙冬梅,裘正定;利用薄板样条函数实现非刚性图像匹配算法[J];电子学报;2002年08期
3 徐奕,周军,周源华;基于动态规划的相位匹配和遮挡检测[J];电子学报;2004年04期
4 王年;范益政;鲍文霞;韦穗;梁栋;;基于图割的图像匹配算法[J];电子学报;2006年02期
5 叶斌,彭嘉雄;基于顺序形态滤波的运动点目标检测[J];红外与激光工程;2001年01期
6 周东翔,蔡宣平,孙茂印;基于灰度段的立体匹配算法[J];软件学报;2001年07期
7 李强;张钹;;一种基于图像灰度的快速匹配算法[J];软件学报;2006年02期
8 黄海赟,戚飞虎,岑峰;基于网络最大流的立体匹配算法[J];上海交通大学学报;2001年02期
9 杨杨,张田文;一种基于特征光流的运动目标跟踪方法[J];宇航学报;2000年02期
10 陈震,高满屯,沈允文;图象光流场计算技术研究进展[J];中国图象图形学报;2002年05期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 项学智;赵春晖;李康;;一种彩色光流场估计算法[J];哈尔滨工程大学学报;2008年06期
2 卫保国;李晶;;一种针对大尺度运动的快速光流算法[J];计算机应用研究;2012年09期
3 路子赟;唐土生;高隽;沈琳;刘伟;;带有局部控制因子的图割光流估计[J];中国图象图形学报;2012年07期
4 黄志良;张利勋;;运动目标光流场算法研究进展[J];激光杂志;2013年01期
5 刘国锋,诸昌钤;光流的计算技术[J];西南交通大学学报;1997年06期
6 陈海峰,陈维南;基于区域平滑约束的光流场估计方法[J];高技术通讯;1998年09期
7 宋爽;杨健;王涌天;;全局光流场估计技术及展望[J];计算机辅助设计与图形学学报;2014年05期
8 林强,林永华;心脏结构序列截面像光流场检测的研究[J];电子测量与仪器学报;2000年01期
9 ;其他[J];中国光学与应用光学文摘;2002年05期
10 陈震,高满屯,沈允文;图象光流场计算技术研究进展[J];中国图象图形学报;2002年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 曾雪莲;尚斐;;基于微分法的光流计算技术研究[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集(1)[C];2008年
2 李俊;张桂林;;一种计算光流场的新方法[A];1998年中国智能自动化学术会议论文集(下册)[C];1998年
3 佘永业;李熙莹;赵有婷;;一种车辆的宏观光流速度的计算方法[A];图像图形技术研究与应用2009——第四届图像图形技术与应用学术会议论文集[C];2009年
4 卢宗庆;谢维信;裴继红;;基于非线性滤波的光流计算[A];第十三届全国信号处理学术年会(CCSP-2007)论文集[C];2007年
5 谢剑斌;王晖;刘通;李沛秦;;基于多重网格的光流场快速计算方法[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集(2)[C];2008年
6 张岧;;基于光流场的运动目标检测与跟踪[A];湖北省通信学会、武汉通信学会2009年学术年会论文集[C];2009年
7 薛萍;刘峰;眭世晨;;基于光流场方程掩盖丢失整帧[A];第十三届全国图象图形学学术会议论文集[C];2006年
8 黄湛;王宏伟;张妍;王伟;;基于粒子图像的光流流场全局速度测量[A];中国空气动力学会测控技术专委会第六届四次学术交流会论文集[C];2013年
9 么键;刘冀伟;韩旭;王志良;;基于光流的运动人体提取[A];2006年首届ICT大会信息、知识、智能及其转换理论第一次高峰论坛会议论文集[C];2006年
10 黄湛;王宏伟;张妍;王伟;;基于光流技术的粒子图像速度测量研究[A];第九届全国实验流体力学学术会议论文集(下册)[C];2013年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 项学智;基于彩色的微分光流估计及运动目标检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
2 路子赟;光流场计算及其若干优化技术研究[D];合肥工业大学;2012年
3 廖彬;单目视频中的光流场估计技术研究[D];华南理工大学;2011年
4 卢宗庆;运动图像分析中的光流计算方法研究[D];西安电子科技大学;2007年
5 潘超;昆虫视觉启发的光流复合导航方法研究[D];华中科技大学;2011年
6 马龙;基于分形分析和光流估计的运动目标检测技术研究[D];国防科学技术大学;2012年
7 涂志刚;变分光流法在序列图像运动分析中的研究[D];武汉大学;2013年
8 李仁杰;基于内容的视频应用中运动对象分割与运动估计技术的研究[D];上海交通大学;2008年
9 金翠云;MEMS平面微运动测量的若干关键技术研究[D];天津大学;2004年
10 邓鹤;基于飞行昆虫视觉机理的导航新方法[D];华中科技大学;2011年
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1 韩钧宇;基于稀疏模型的高精度光流估计方法研究[D];西安电子科技大学;2012年
2 王亮;光流技术及其在运动目标检测和跟踪中的应用研究[D];国防科学技术大学;2007年
3 王晖;视频图像的光流计算方法研究[D];国防科学技术大学;2007年
4 于晶晶;光流计算中的对偶方法[D];青岛大学;2010年
5 袁猛;基于变分理论的光流计算技术研究[D];南昌航空大学;2010年
6 张佳威;复杂环境下的光流算法及应用研究[D];北方工业大学;2013年
7 李元博;基于运动边界模型的光流估计方法研究[D];西安电子科技大学;2013年
8 李超;基于小波的光流计算方法[D];南昌航空大学;2013年
9 王骁;基于多重网格方法的变分光流计算[D];西安电子科技大学;2008年
10 宋岩军;变分光流计算的数学模型及相关数值方法[D];青岛大学;2007年
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