基于Horn-Schunck光流法的MATLAB视频运动分析系统

资 源 简 介

本项目采用经典的Horn-Schunck光流算法，实现了对视频序列运动矢量的自动分析。系统能够计算像素级稠密光流场，直观展示运动方向和速度分布，为运动模式识别提供有效的可视化分析工具。

详 情 说 明

基于Horn-Schunck光流法的视频运动矢量分析系统

项目介绍

本项目实现经典的Horn-Schunck光流算法，用于分析连续视频帧中像素点的运动矢量。系统能够计算图像序列中每个像素点的运动方向和速度，生成稠密光流场，并通过可视化方式展示运动模式分析结果。系统包含预处理模块（图像去噪、灰度化）、光流计算核心模块和结果后处理模块（运动矢量可视化、运动统计分析）。

功能特性

• 稠密光流计算：基于Horn-Schunck方法计算每个像素点的运动矢量
• 多格式输入支持：支持AVI、MP4等视频文件及JPG/PNG图像序列
• 参数可配置：可调整平滑权重系数、迭代次数和收敛阈值等算法参数
• 可视化展示：生成颜色编码光流图和运动矢量叠加图
• 运动统计分析：提供平均运动速度、主运动方向等定量分析报告

使用方法

输入数据准备

1. 视频序列数据：提供AVI、MP4格式视频文件或连续的图像序列
2. 图像参数：设置图像尺寸（宽度×高度）、帧率（fps）和总帧数
3. 算法参数：配置平滑权重系数λ（默认0.1）、迭代次数（默认100）、收敛阈值（默认1e-5）

输出结果

1. 稠密光流场：包含每个像素点(u,v)运动矢量的二维矩阵
2. 光流可视化图像：颜色编码表示运动方向和幅度的RGB图像
3. 运动统计分析报告：平均运动速度、主运动方向、运动区域分布等
4. 矢量场图：叠加在原图像上的运动箭头示意图

系统要求

• MATLAB R2018b或更高版本
• Image Processing Toolbox
• 内存：至少4GB RAM（建议8GB以上）
• 存储空间：500MB可用空间

文件说明

主程序文件实现了系统的核心功能流程，包括视频数据的读取与预处理、光流算法的参数初始化与迭代求解、运动矢量的计算与优化，以及结果的可视化输出与统计分析。该文件整合了图像梯度计算、光流场求解和后处理模块，完成了从输入到输出的完整处理链路。