Введение 3
Постановка задачи 5
Обзор литературы 7
1 Дифференциальный метод оптического потока 8
1.1 Схема решения задачи 8
1.2 Расчет разностной схемы 9
1.3 Решение системы линейных алгебраических уравнений 12
1.4 Сходимость метода последовательной верхней релаксации 15
2 Реализация метода и проверка результатов 17
2.1 Алгоритм программы 17
2.2 Пирамиды изображений 17
2.3 Подсчет смешанных производных и производных второго по­ рядка 19
2.4 Расчет поля скоростей 19
2.5 Пополнение значений оптического потока 20
2.6 Тестовые задачи 21
2.7 Построение входных изображений 24
2.8 Полученные результаты на тестовых задачах 27
Заключение 32
Литература 33
Купить

С быстрым ростом развития информационных технологий появилась необходимость в автоматическом и мгновенном определении, какие дей­ствия происходят на последовательности кадров. Таким образом, с помо­щью данной последовательности необходимо воссоздать запечатленное на них пространство и изменения, происходящие с ним с течением времени. С данной задачей и связано появление такого понятия как оптический поток.
На сегодняшний день это словосочетание применимо во многих обла­стях технической разработки, и в большом количестве источников, предо­ставляющих информацию об оптических потоках, дается свое определение данному понятию. Для полного понимания необходимо привести самое об­щее определение: оптический поток — это визуальное отображение види­мого движения объектов или поверхностей, которое возникает при переме­щении объектов или наблюдателя относительно друг друга.
Таким образом, оптический поток может дать важную информацию о пространственных положениях объектов, о характере его движения, о фор­ме рассматриваемого объекта, а также о структуре сцены. Для оптических потоков характерно расширение границ их применений: они используют­ся для создания видео- и фото-спецэффектов, в областях сжатия видео и анализа движения, в компьютерном зрении, в компьютерной томографии и многих других областях. Конечно, большое многообразие алгоритмов, используемых для их получения, является косвенным подтверждением ис­пользования оптических потоков в различных областях с распознаванием образов и сигналов.
Оптический поток определяется как «поток» уровней яркости в плос­кости изображений. Заметим, что последовательность изображений, упоря­доченных во времени, дает возможность оценить зарегистрированное дви­жение или как мгновенную скорость, или как численное смещение.
Градиент изображения является одним из фундаментальных понятий в обработке изображений. Поэтому, в данной работе реализована и постро­ена математическая модель для определения поля скоростей на постоян­стве градиента интенсивности, то есть скорость изменения интенсивности постоянна.
Тема данной выпускной работы связана с построением поля скоро­стей с помощью оптических потоков. Решение полученных уравнений в ходе имеющегося метода, если применить к ним теорию разностных схем, сводится к решению системы линейных уравнений. Линейные системы ре­шаются блочными итерационными методами, и далее показывается сходи­мость этих методов к единственному решению системы.
Основной целью данной работы является построение поля скоростей для входных изображений с помощью дифференциального метода оптиче­ского потока. Существенной целью является реализация данного метода в среде разработки Microsoft Visual Studio на языке С++ с помощью библио­теки OpenCV для проверки метода и анализа полученных результатов.
Работа состоит из двух глав, приложения и списка литературы.
В первой главе приведены главные теоретические положения и основ­ные принципы отыскания оптического потока. Модель, рассматриваемая в рамках представленной работы, расширяет возможности исследования по­токов, где плотность интенсивности вдоль траекторий меняется.
Во второй главе рассматриваются общие вопросы компьютерной реа­лизации выбранного метода для решения поставленной задачи. Также при­ведены результаты обработки с помощью реализованной программы ряда тестовых задач, представляющие собой изображения с различными фор­мами движения.
В заключении подводятся итоги исследования, проведенного в ходе выполнения данной работы, а также формируются окончательные выводы.
Купить