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盧卡斯-卡納德方法

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計算機視覺中,盧卡斯-金出方法是一種廣泛使用的光流估計的差分方法,這個方法是由Bruce D. Lucas和Takeo Kanade發明的。它假設光流在像素點的鄰域是一個常數,然後使用最小平方法對鄰域中的所有像素點求解基本的光流方程。
中文名
盧卡斯-卡納德方法
別    名
盧卡斯-金出方法
提出者
Bruce D. Lucas和Takeo Kanade
屬    性
廣泛使用的光流估計的差分方法
學    科
計算機視覺
領    域
計算機視覺

盧卡斯-卡納德方法介紹

計算機視覺中,盧卡斯-金出方法是一種廣泛使用的光流估計的差分方法,這個方法是由Bruce D. Lucas和Takeo Kanade發明的。它假設光流在像素點的鄰域是一個常數,然後使用最小平方法對鄰域中的所有像素點求解基本的光流方程。 [1] 
通過結合幾個鄰近像素點的信息,盧卡斯-金出方法(簡稱為L-K方法)通常能夠消除光流方程裏的多義性。而且,與逐點計算的方法相比,L-K方法對圖像噪聲不敏感。不過,由於這是一種局部方法,所以在圖像的均勻區域內部,L-K方法無法提供光流信息。

盧卡斯-卡納德方法基本原理

L-K方法假設兩個相鄰幀的圖像內容位移很小,且位移在所研究點p的鄰域內為大致為常數。 [1]  所以,可以假設光流方程在以p點為中心的窗口內對所有的像素都成立。也就是説,局部圖像流(速度)向量
須滿足:
其中,
是窗口中的像素,
是圖像在點
和當前時間對位置xy和時間t的偏導。
這些等式可以寫成矩陣的形式Av=b,此處
此方程組的等式個數多於未知數個數,所以它通常是over-determined的。L-K方法使用最小平方法獲得一個近似解,即計算一個2x2的方程組:
即計算:
i=1 到n求和。
矩陣
通常被稱作圖像在點p的結構張量。

盧卡斯-卡納德方法求光流的方法

  • 相位相關
  • 塊相關(誤差絕對值和, 標準化互相關)
  • 梯度約束-相關的對齊
  • 盧卡斯-卡納德方法(Lucas-Kanade Method)
  • 霍恩·山克方法(Horn Schunck Method)
參考資料
  • 1.    頌德, 正友. 計算機視覺: 計算理論與算法基礎[M]. 科學出版社, 1998.