MATLAB实现的HS光流法视频运动矢量估计系统

资 源 简 介

本项目基于Horn-Schunck光流法开发，提供完整的视频运动分析解决方案。系统支持视频预处理、光流场计算、动态可视化及运动轨迹分析，可精确估计像素级运动矢量，适用于运动物体速度测量和运动模式研究。

详 情 说 明

基于HS光流法的视频运动矢量估计与分析系统

项目介绍

本项目实现了一个完整的Horn-Schunck光流法计算系统，专门用于从连续视频帧序列中精确估计像素点的运动矢量场。系统通过经典的Horn-Schunck光流算法，结合图像梯度计算和迭代优化求解技术，能够对视频中的运动进行量化分析和可视化展示。

该系统适用于计算机视觉、运动分析、视频监控等多个领域，为运动物体的速度估计、轨迹跟踪和模式分析提供可靠的算法支持。

功能特性

• 完整的HS光流计算流程：实现从视频输入到运动矢量场输出的完整处理链路
• 多格式输入支持：支持avi、mp4等视频文件及jpg、png等图像序列
• 参数可配置：允许用户调整平滑系数λ、迭代次数、收敛阈值等关键参数
• 区域选择性计算：支持通过掩码指定特定计算区域，提高计算效率
• 丰富的输出结果：

- 光流场数据矩阵（包含u、v速度分量） - 运动矢量可视化（quiver图或颜色编码显示） - 运动统计报告（平均速度、最大幅度、方向分布等） - 可选运动轨迹跟踪和物体分割结果

使用方法

基本使用流程

1. 准备输入数据：准备待分析的视频文件或连续图像序列
2. 设置算法参数：根据需求调整平滑系数、迭代次数等参数（可选）
3. 指定计算区域：如需限定计算范围，可提供区域掩码（可选）
4. 运行系统：执行主程序开始光流计算
5. 查看结果：获取光流场数据、可视化图和统计报告

参数说明

• 平滑系数λ：控制光流场平滑度的参数，默认值为0.1
• 迭代次数：优化算法的迭代次数，默认值为100
• 收敛阈值：算法收敛的判断标准，默认值为1e-5

系统要求

软件环境

• MATLAB R2018b或更高版本
• Image Processing Toolbox
• 可选：Computer Vision Toolbox（用于高级可视化功能）

硬件建议

• 内存：至少4GB，处理高清视频建议8GB以上
• 存储空间：根据输入视频大小而定
• 处理器：支持向量运算的现代CPU

文件说明

main.m文件作为系统的核心入口，整合了视频预处理、光流场计算、结果可视化和运动分析四大功能模块。该文件负责协调整个计算流程，包括读取输入数据、参数初始化、调用HS光流算法核心计算、生成可视化结果以及输出运动统计分析报告。通过该文件，用户可以完整地执行从视频输入到运动矢量分析的全过程。