[發明專利]金字塔遮擋檢測塊匹配的魯棒插值光流計算方法

有效

• 申請號: 202011470652.3
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112509014B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 張聰炫;史世棟;陳震;胡衛明;黎明;陳昊;李凌
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: G06T7/269
• 分類號: G06T7/269;G06T7/215;G06T3/40;G06V10/74;G06V10/762;G06K9/62
• 代理公司: 南昌市平凡知識產權代理事務所 36122
• 代理人: 張文杰

本發明公開了一種金字塔遮擋檢測塊匹配的魯棒插值光流計算方法，首先進行金字塔遮擋檢測塊匹配得到稀疏的魯棒運動場，對連續兩幀圖像通過下采樣因子構成k層圖像金字塔，在每一層金字塔進行塊匹配，獲取帶有初始遮擋的匹配結果；通過基于變形誤差的遮擋檢測算法，得到遮擋檢測信息；由匹配得到準確的稀疏匹配結果，需要經過魯棒插值算法獲取稠密光流；由魯棒插值算法得到稠密光流后，經過全局能量泛函變分優化稠密光流：經過全局能量泛函變分優化得到最終光流。有效地提高了光流估計的計算精度，改善了光流方法在復雜場景的適用性。在安全監控、交通檢測以及目標分割與跟蹤等領域具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明涉及圖像序列光流計算技術，特別涉及一種基于金字塔遮擋檢測塊匹配的魯棒插值光流計算方法。

背景技術

光流場是分析序列圖像中運動目標的重要方法。光流場不僅包含了被觀察物體的運動信息,而且攜帶有光景物三維結構的信息,所以光流場在不同的領域中具有很重要的作用。在計算機視覺中,諸如目標分割、識別、跟蹤、機器人導航以及形狀信息恢復等及其重要的任務。光流場計算在工業和軍事應用領域具有重要的現實意義,諸如在完成各種工業或軍事任務的機器人視覺系統,基于運動分析的空間衛星跟蹤系統,地對空導彈火控系統,進行資源勘探、天氣預報或衛星照片的自動分析系統,醫學上器官異常的分析和診斷系統等中均有廣泛應用。

近年來，隨著光流估計算法的快速發展，基于塊匹配的魯棒插值光流計算策略逐漸成為解決光流計算大位移運動和遮擋的重要手段，目前基于塊匹配的光流優化模型被廣泛采用，能夠在大位移運動中計算結果異常值對光流估計結果的影響。但是該類方法在邊緣遮擋，大位移運動光流估計的準確性和魯棒性問題仍未妥善解決。

發明內容

本發明的目的是提供一種金字塔遮擋檢測塊匹配的魯棒插值光流計算方法。利用遮擋檢測優化金字塔塊匹配優化大位移運動下的光流估計準確性，利用邊緣優化的魯棒插值算法解決在遮擋情況下的光流估計的魯棒性。

為了解決上述技術問題，本發明采取以下技術方案。一種金字塔遮擋檢測塊匹配的魯棒插值光流計算方法，其步驟如下：

1)首先進行金字塔遮擋檢測塊匹配得到稀疏的魯棒運動場：

(1)對連續兩幀圖像通過下采樣因子構成k層圖像金字塔，在每一層金字塔中構建種子塊{s^l}；

(2)創建好圖像金字塔和種子塊后，在每一層金字塔進行塊匹配，步驟如下：

I.初始化：每一個種子塊分配一個隨機匹配；

II.鄰域傳播：比較匹配塊的相似度，選取最大相似度的匹配塊；

III.隨機搜索：在當前最優匹配附近隨機試探，尋找更優匹配；搜索半徑r開始為每一層圖像的尺寸，然后以1/2的收斂速度減少半徑，直到r＝1；

(3)在每一層塊匹配結束后，進行前后一致性檢測：將前后項匹配結果進行一致性比較，獲取帶有初始遮擋的匹配結果；

(4)通過基于變形誤差的遮擋檢測算法，得到遮擋檢測信息；

(5)前后一致性檢測結束后，將匹配結果超像素分割并聚類，進行雙邊濾波，獲取帶有邊緣信息以及初始遮擋信息的匹配結果；

(6)輸入遮擋檢測結果，進行遮擋信息判斷：中心像素點的鄰域像素與遮擋信息進行同或運算，相鄰像素判斷為遮擋點個數過半數后，中心像素點為遮擋點，否則為非遮擋點；通過優化前后一致性遮擋檢測結果，得到該層金字塔最終帶有準確遮擋信息的匹配結果f(s^l)，公式如下：

式中：N_o為被判斷遮擋點個數，N為相鄰像素點總數，s^l為中心像素點；