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Lucas-Kanade光流算法是计算机视觉中用于估计图像序列中像素运动的核心技术。该算法通过分析相邻帧之间的局部像素变化,生成反映物体运动方向和大小的光流场。
算法的核心思想基于三个关键假设:亮度恒定(同一物体在不同帧中亮度不变)、时间持续性(运动幅度较小)以及空间一致性(邻近点具有相似运动)。在Matlab实现时,通常先对图像序列进行预处理,包括灰度化、高斯平滑等操作来减少噪声干扰。
具体实现流程可分为以下步骤:首先计算图像在时间和空间上的梯度,构建每个像素点的运动方程。其次利用局部窗口内的像素信息,通过最小二乘法求解超定方程组,得到该区域的运动矢量。最后对所有像素点重复此过程,生成完整的光流场。
在Matlab中实现时,可以利用内置的矩阵运算功能高效求解方程组,并通过可视化工具直观展示光流场。典型的输出结果会使用箭头或彩色编码表示运动方向和强度,其中箭头方向代表运动方向,长度/颜色深浅表示运动速度。该算法适用于视频稳定、动作识别等多种视觉应用场景。