[發(fā)明專利]一種基于特征向量的改進(jìn)光流場模型方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711059909.4
• 申請日: 2017-11-01
• 公開（公告）號: CN107862706B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何凱;閆佳星;魏穎;王陽
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: G06T7/33
• 分類號: G06T7/33
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 吳學(xué)穎

1.一種基于特征向量的改進(jìn)光流場模型方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，分別構(gòu)建參考圖像和浮動圖像的高斯金字塔圖像層，分別提取參考圖像層和浮動圖像層的特征向量；

其中，特征向量的提取過程：以圖像中的每一個像素點(x,y)為中心，取8×8的鄰域窗口，然后在每4×4的小塊上計算8個方向的梯度方向直方圖，形成4個種子點，構(gòu)建32維的特征向量；

每個像素點的幅值和方向按以下公式計算：

式中，I(x,y)表示點(x,y)處像素值；g(x,y)、θ(x,y)分別代表點(x,y)處的幅度和方向；

步驟二，采用特征向量守恒代替?zhèn)鹘y(tǒng)光流場模型中的亮度守恒假設(shè)，構(gòu)建基于特征向量守恒的能量函數(shù)；在每層圖像中最小化能量函數(shù)，利用光流迭代求解參考圖像和浮動圖像之間的運動位移場；其中，利用光流迭代求解參考圖像和浮動圖像之間的運動位移場時，對每層圖像得到的位移場進(jìn)行雙邊濾波，保留圖像的細(xì)節(jié)特征信息；

其中，能量函數(shù)定義為：

式中，S₁(X)、S₂(X)分別代表參考圖像I₁和浮動圖像I₂的特征向量；W＝(x,y)^T代表參考圖像和浮動圖像之間的位移場；X＝(x,y)^T代表圖像區(qū)域Ω中的一點；α是正則項的權(quán)重系數(shù)，取1.2；魯棒性函數(shù)s＝(x,y)^T關(guān)于橫縱坐標(biāo)x、y的變量；是空間梯度算子，u、v分別代表水平位移和垂直位移；

步驟三，依據(jù)得到的運動位移場，對浮動圖像進(jìn)行矯正，得到配準(zhǔn)圖像。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于特征向量的改進(jìn)光流場模型方法，其特征在于，

步驟二中運動位移場的求解過程：通過對能量函數(shù)極小化來求解參考圖像I₁和浮動圖像I₂之間的最優(yōu)位移場，即：

W^*＝arg min E(W)

能量函數(shù)E(W)分別對u、v求導(dǎo)，并令其導(dǎo)數(shù)為0，得下式所示的Euler-Lagrange方程：

其中，

式中：Ψ′(s²)是Ψ(s²)的一階偏導(dǎo)；是對x求偏導(dǎo)，是對y求偏導(dǎo)，是對x求兩次偏導(dǎo)，是先對x求偏導(dǎo)再對y求偏導(dǎo)，是對y求兩次偏導(dǎo)。