第7章運(yùn)動(dòng)視覺分析ppt課件.ppt

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1、第7章運(yùn)動(dòng)視覺分析7.1運(yùn)動(dòng)分類和表達(dá)7.2運(yùn)動(dòng)估計(jì)和檢測(cè)7.3運(yùn)動(dòng)目標(biāo)分割7.4運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤17.1運(yùn)動(dòng)分類和表達(dá)1.運(yùn)動(dòng)分類圖象：前景（目標(biāo)）和背景圖象序列：前景運(yùn)動(dòng)和背景運(yùn)動(dòng)前景運(yùn)動(dòng)：局部運(yùn)動(dòng)目標(biāo)在場(chǎng)景中的自身運(yùn)動(dòng)背景運(yùn)動(dòng)：全局運(yùn)動(dòng)或攝象機(jī)運(yùn)動(dòng)攝象機(jī)的運(yùn)動(dòng)所造成的幀圖象內(nèi)所有點(diǎn)的整體移動(dòng)27.1運(yùn)動(dòng)分類和表達(dá)1.運(yùn)動(dòng)分類運(yùn)動(dòng)：沿時(shí)間軸的變化短時(shí)運(yùn)動(dòng)分析僅使用若干幀（常為兩三幀），獲得瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)以得到對(duì)運(yùn)動(dòng)較為精確的估計(jì)長(zhǎng)時(shí)運(yùn)動(dòng)分析使用幾十到上百幀獲得長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)的累積結(jié)果37.1運(yùn)動(dòng)分類和表達(dá)2.運(yùn)動(dòng)

2、矢量場(chǎng)表達(dá)運(yùn)動(dòng)既有大小也有方向運(yùn)動(dòng)矢量用（有起點(diǎn)）無(wú)箭頭的線段（線段長(zhǎng)度與矢量大小即運(yùn)動(dòng)速度成正比）來(lái)表示，并疊加在原始圖象上逐塊進(jìn)行47.1運(yùn)動(dòng)分類和表達(dá)3.運(yùn)動(dòng)直方圖表達(dá)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)常比攝象機(jī)運(yùn)動(dòng)更不規(guī)范運(yùn)動(dòng)矢量方向直方圖將從0度到360度的運(yùn)動(dòng)方向劃分成若干個(gè)間隔，把運(yùn)動(dòng)矢量場(chǎng)上每一點(diǎn)的數(shù)據(jù)歸到與它的運(yùn)動(dòng)方向最為接近的間隔57.1運(yùn)動(dòng)分類和表達(dá)3.運(yùn)動(dòng)直方圖表達(dá)運(yùn)動(dòng)區(qū)域類型直方圖根據(jù)參數(shù)模型描述各個(gè)運(yùn)動(dòng)區(qū)域?qū)\(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)各個(gè)運(yùn)動(dòng)區(qū)域滿足不同運(yùn)動(dòng)模型的象素?cái)?shù)量67.1運(yùn)動(dòng)分類和表達(dá)4.運(yùn)動(dòng)軌跡表

3、達(dá)表達(dá)了目標(biāo)在運(yùn)動(dòng)過程中的位置信息由一系列關(guān)鍵點(diǎn)和一組在這些關(guān)鍵點(diǎn)間進(jìn)行插值的函數(shù)構(gòu)成77.1運(yùn)動(dòng)分類和表達(dá)4.運(yùn)動(dòng)軌跡表達(dá)插值函數(shù)p：時(shí)間軸一點(diǎn)，vp：運(yùn)動(dòng)速度，ap：運(yùn)動(dòng)加速度零次函數(shù)：一次函數(shù)：兩次函數(shù)：87.2運(yùn)動(dòng)估計(jì)和檢測(cè)對(duì)整個(gè)場(chǎng)景中的運(yùn)動(dòng)信息或運(yùn)動(dòng)矢量的檢測(cè)7.2.1利用圖象差的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)7.2.2利用時(shí)-空梯度估計(jì)光流場(chǎng)7.2.3基于模型的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)7.2.4頻率域運(yùn)動(dòng)檢測(cè)97.2.1利用圖象差的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)1.差圖象的計(jì)算算術(shù)運(yùn)算：一般用于灰度圖象(1)加法：記為p+q(2)減法：記為p–q(3

4、)乘法：記為p?q（也可寫為pq和p?q）(4)除法：記為p?q107.2.1利用圖象差的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)1.差圖象的計(jì)算邏輯運(yùn)算：一般用于二值圖象(1)與（AND）：記為pANDq（也可寫為p·q）(2)或（OR）：記為pORq（也可寫為p+q）(3)補(bǔ)（COMPLEMENT）：記為NOTq（也可寫為)117.2.1利用圖象差的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)1.差圖象的計(jì)算通過逐象素比較可直接求取前后兩幀圖象之間的差別差圖象不為零處表明該處的象素發(fā)生了移動(dòng)算術(shù)運(yùn)算邏輯運(yùn)算127.2.1利用圖象差的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)1.差圖象的計(jì)算設(shè)在時(shí)刻t

5、i和tj采集到兩幅圖象f(x,y,ti)和f(x,y,tj)，則據(jù)此可得到差圖象：差圖象為1時(shí)的不同情況：如：f(x,y,ti)是一個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的象素而f(x,y,tj)是一個(gè)背景象素、是同一個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)但不同位置的象素……?灰度閾值137.2.1利用圖象差的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)1.差圖象的計(jì)算灰度差異顯著性的判別：似然比各m和s分別是在時(shí)刻ti和tj采集到兩幅圖象的對(duì)應(yīng)觀測(cè)窗口中的均值和方差，Ts是顯著性閾值147.2.1利用圖象差的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)2.累積差圖象的計(jì)算累積差圖象ADI（accumulativediffere

6、nceimage）157.2.1利用圖象差的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)2.累積差圖象的計(jì)算ADI有三個(gè)功能：(1)ADI中相鄰象素值間的梯度關(guān)系可用來(lái)估計(jì)目標(biāo)移動(dòng)的速度矢量，這里梯度的方向就是速度的方向，梯度的大小與速度成正比(2)ADI中象素的個(gè)數(shù)（值）可幫助確定運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的尺寸和移動(dòng)的距離(3)ADI中包含了目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的全部歷史資料，有助于檢測(cè)慢運(yùn)動(dòng)和尺寸較小目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)167.2.1利用圖象差的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)2.累積差圖象的計(jì)算三種ADI圖象：(1)絕對(duì)(2)正(3)負(fù)177.2.1利用圖象差的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)2.累積差圖象的計(jì)算由A

7、DI圖象獲得的信息：(1)正ADI圖像中的非零區(qū)域面積等于運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的面積(2)正ADI圖像中對(duì)應(yīng)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的位置也就是運(yùn)動(dòng)目標(biāo)在參考圖中的位置(3)當(dāng)正ADI圖像中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)移動(dòng)到與參考圖中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)不重合時(shí)，正ADI圖像停止計(jì)數(shù)(4)絕對(duì)ADI圖像包含了正ADI圖像和負(fù)ADI圖像中的所有目標(biāo)區(qū)域(5)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)方向和速度可分別根據(jù)絕對(duì)ADI圖像和負(fù)ADI圖像來(lái)確定187.2.2利用時(shí)-空梯度估計(jì)光流場(chǎng)1.光流方程時(shí)刻t：一個(gè)圖象點(diǎn)在(x,y)處時(shí)刻t+dt：該圖象點(diǎn)移動(dòng)到(x+dx,y+dy)用泰勒

8、級(jí)數(shù)展開，令dt?0，197.2.2利用時(shí)-空梯度估計(jì)光流場(chǎng)1.光流方程灰度時(shí)間變化率是灰度空間變化率與該點(diǎn)空間運(yùn)動(dòng)速度的乘積207.2.2利用時(shí)-空梯度估計(jì)光流場(chǎng)2.最小二乘法光流估計(jì)在連續(xù)兩幅圖象f(x,y,t)和f(x,y,t+1)上取具有相同u和v的同一個(gè)目標(biāo)上的N個(gè)不同位置的象素217.2.3基于模型的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)1.運(yùn)動(dòng)模型通用模型6參數(shù)仿射模型8參數(shù)雙線性模型227.2.3基于模型的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)2.基于雙線性模型的全局運(yùn)動(dòng)檢測(cè)求出一組