1、32 基于特征對應的運動估計基于特征對應的運動估計 3.2.1 概述概述 物體的特征描述為能夠反映物體物理特性的點、線、面等。為了保證運動估計的準確度，選用的特征通常被限制在圖像空間梯度較大的區域內。 假設 t 時刻的一個物體點 在 t/ 時刻運動到點 ，且旋轉中心位于坐標原點，則剛性物體的三維運動模型為TZYX,XTZYX,XZYXTTTZYXrrrrrrrrrZYXZYX987654321TR 當進行小角度旋轉時，旋轉矩陣可近似為111XYXZYZR3.2.2 最小二乘估計最小二乘估計 用于估計模型參數時，最小二乘估計不需用于估計模型參數時，最小二乘估計不需要任何估計參數的概率統計特性，根

2、據一要任何估計參數的概率統計特性，根據一組觀察數據就可直接求解模型的參數。組觀察數據就可直接求解模型的參數。 最小二乘估計的表達式為xcccTT1)(3.2.3 正交投影下的運動估計正交投影下的運動估計1兩步迭代法2改進的兩步迭代法 3.2.4 透視投影下的運動估計透視投影下的運動估計 在透視投影下，點X到X/ 的運動場為非線性投影模型 ZTryrxrZTryrxrZTryrxrZTryrxryxZYZX/987654987321011yxyxE圖圖3.1 極線約束的幾何意義極線約束的幾何意義 OOPppQqllee),(TR估計運動參數步驟 1矩陣的估計2旋轉和平移估計（1）特征點對應沒有噪

3、聲影響（2）特征點對應有噪聲影響3算法小結3.2.5 平面模型下的運動估計平面模型下的運動估計1純參數的估計純參數的估計2運動和結構參數估計運動和結構參數估計（1 1）奇異值互不相同）奇異值互不相同（2 2）如果奇異值中有兩個相等）如果奇異值中有兩個相等 （3 3）若三個奇異值都相等）若三個奇異值都相等 118765487321yaxaayaxayaxaayaxayx33 基于光流的運動估計基于光流的運動估計 3.3.1 概述概述 基于光流的運動估計包括以下兩個步驟：估計二維圖像的光流場；根據光流和光流參數模型估計三維運動參數和結構參數。 和V是基于光流的估計方法中需要估計的三維運動參數。矢量

4、形式為VXX基于光流的運動估計方法基于光流的運動估計方法 正交投影下的運動估計正交投影下的運動估計透視投影下的運動估計透視投影下的運動估計平面模型平面模型34 直接運動估計直接運動估計 3.4.1 概述概述 通常光流矢量都由圖像的梯度估計得到，如果用圖像梯度替換光流矢量，3.3節中的方法通常可以推廣到直接運動估計中。下面介紹一種基于平面模型的直接運動估計算法。3.4.2 平面模型平面模型 平面模型下各像素的位移映射為 11)()(8765487321yaxaayaxayaxaayaxaAAyxyxaa81|)()()()(iixiixxaAeaAAxxxeaaea81|)()()()(iiyi

5、iyyaAeaAAyyyeaaea812812|)()(|)()(),(iiyiiiixiiaAeayaAeaxyxFDeaeaaa)(),(eaHyxFD轉化為矩陣形式35 運動目標分割運動目標分割 3.5.1 概述概述 三維場景中通常包含多個運動物體，運動分割就是將視頻序列中屬于各個不同運動的像素標記出來。運動分割是視頻處理的重要內容之一，也是研究的熱點問題。3.5.2 直接分割法直接分割法1區域分割2區域建模和運動估計圖3.2 基于塊的運動區域分割 3.5.3基于光流的分割法基于光流的分割法1. 聚類法聚類法2. 分層法分層法3. 貝葉斯分割法貝葉斯分割法（1）基本問題（2）Murray

6、和Buxton算法3.5.4同時進行運動分割同時進行運動分割和運動估計的方法和運動估計的方法1基本問題基本問題2兩步迭代法兩步迭代法給定分割場和每個區域的模型參數，更新光給定分割場和每個區域的模型參數，更新光流場。流場。 給定光流場，更新分割場和每個區域的模型給定光流場，更新分割場和每個區域的模型參數。參數。 3. 6 運動目標跟蹤運動目標跟蹤3.6.1 概述概述1運動模型（1） 二維運動模型（2） 三維運動模型2觀察模型3跟蹤方法3.6.2 Kalman濾波器濾波器1. Kalman濾波器2. 擴展的Kalman濾波器3.6.3 二維運動跟蹤二維運動跟蹤1二維點跟蹤2二維線段跟蹤3二維區域跟蹤（1） 運動濾波器（2） 幾何濾波器3.6.4 三維運動跟蹤三維運動跟蹤 基于一組長序列視頻圖像，三維運動跟蹤用來監視和預測三維場景中物體的運動和結構變化。 圖圖3.3 三維運動跟蹤三維運動跟蹤 sCoCXYZ)(koXsTiX)(kiX世界坐標系 假設有N幀圖像序列的M個特征點對應，表示為)()()()(knkZkXkxxiii)()()()(knkZkY