[发明专利]基于引导滤波的图像序列金字塔分层光流计算方法

摘要

本发明公开了一种基于引导滤波的图像序列金字塔分层光流计算方法，选择输入图像序列中的任意连续两帧图像；对选择的该两帧图像进行金字塔下采样分层；从图像金字塔第k层图像开始计算图像序列光流，计算所得的第k层图像光流增量。本发明方法采用引导滤波对图像序列金字塔分层光流计算边缘起到增强作用，克服了图像序列光流计算结果中图像和运动边缘过于平滑的问题，对于复杂场景和复杂边缘图像序列具有更高的计算精度和更好的适用性。

主权项

1.基于引导滤波的图像序列金字塔分层光流计算方法，其特征在于,其步骤如下：1)选择输入图像序列中的任意连续两帧图像；2)对选择的该两帧图像进行金字塔下采样分层；3)从图像金字塔第k层图像开始计算图像序列光流，光流计算模型如下：式中：u^k、v^k分别表示第k层图像光流计算的初始值沿x、y轴的分量；du^k、dv^k分别表示第k层图像光流计算的光流增量沿x、y轴的分量；ψ′^k表示非平方惩罚函数在第k层图像的偏导，ε表示函数的自变量；I_x^k、I_y^k、I_t^k分别表示第k层图像像素点亮度I沿x、y轴和时间t方向的偏导；div表示光流散度；4)根据式(1)计算所得的第k层图像光流增量du^k、dv^k和第k层图像光流计算初始值u^k、v^k计算出第k层图像光流计算的输出值u^k+1、v^k+1，计算公式如下：5)式(2)中计算出的第k层图像光流需采用迭代计算，因此会导致光流计算结果在边缘区域产生平滑现象；假设第k层光流在以像素点(i,j)^T为中心，大小为h*h的邻域窗口w_k中是连续的，则该邻域窗口w_k内任意像素点(i',j')^T处的光流(u_i',j',v_i',j')^T与邻域中心点(i,j)^T处的光流(u_i,j,v_i,j)^T满足如下关系：6)根据式(3)求取线性化系数a_k1、b_k1、a_k2、b_k2，然后采用式(4)对邻域窗口w_k内所有像素点的光流进行加权平均：式中：N表示邻域窗口w_k内像素点的数量，表示邻域窗口w_k内像素点(i',j')^T的原始光流，表示像素点(i',j')^T经过引导滤波后的光流，W_i',j'表示像素点(i',j')^T引导滤波的权重；7)将经过引导滤波后的光流作为图像序列金字塔第k+1层光流计算的初始值，重复步骤3)至步骤6)，直到当前金字塔层数等于图像金字塔分层层数时，停止循环，输出最终的光流。