一種基于小波變換和HSI的改進視頻光流場估計算法

摘 要:為了避免傳統基于RGB顏色模型方法在方程組中各等式線性相關和存在孔徑的問題，提出一種在HSI顏色模型下結合小波變換的方法計算彩色圖像視頻序列光流場的計算方法，這里將傳統的灰度圖像光流估計方法與HSI顏色模型估計方法相結合，并且用小波變換方法對光流矢量場的異常數據點或因為匹配錯誤而產生的異常塊數據進行剔除，從而有效提高光流場估計精度，得到精密的彩色圖像光流矢量場特征。

關鍵詞:光流場; 彩色圖像; HSI顏色模型; 小波變換

中圖分類號:TP391.41 文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)12-0117-04

Improved Video Optical Flow Field Estimation Based on Wavelet Transform and HSI

HUANG Jin-jie， DING Yan-jun

(Automatic College， Harbin University of Science and Technology， Harbin 150080， China)

Abstract:A optical flow field algorithm based on the wavelet transformation and HSI color model for color image video sequences is proposed， whose purpose is to avoid the linear correlation of all the equations in equation set and the existing aperture problems caused by the traditional methods based on RGB color model. To combine the traditional gray-scale image optical flow estimation method with HSI color model estimation method， and with the wavelet transform method to eliminate the abnormal data points produced by the optical flow vector field or the abnormal block data caused by the mismatching. Thereby， the accuracy of optical flow estimation is effectively improved and the precise optical flow vector field characteristics of color images are obtained.

Keywords:optical flow field; color image; HSI color model; wavelet transformation

0 引 言

傳統的光流場計算基于單色灰度圖像序列進行處理[1] ，處理光流基本方程中不適定的核心問題。自1981年Horn和Schunck首次提出用全局平滑約束來求解光流場[2]以來，產生了各種各樣解決光流不適定問題的約束方法，這種不適定方法常被稱為“孔徑問題”。為了解決“孔徑問題”，研究者提出了很多種方法。在各種基于灰度的光流算法中，Horn-Schunck與Lucas-Kanade仍是目前應用比較廣泛，可靠性較高的方法。Nagel使用二階導數來估計光流，對于遮擋問題，他采用定向平滑約束來處理圖像遮擋處的速度場。

近年來出現了彩色圖像序列的光流場計算技術，它是光流場計算從灰度圖像到彩色圖像的推廣。相對于灰度圖像彩色圖像能提供更豐富的光學信息，可有效地克服灰度圖像序列光流場計算中的孔徑問題，為光流場估計[3]計算開拓了新的思路。Golland提出了一種新的基于色彩不變性的計算方法[4]，并將其與基于RGB顏色模型的方法進行對比。……