沈阳理工大学数字图像处理课程设计

摘 要

运动目标检测方法是研究如何完成对视频图像序列中感兴趣的运动目标区域的“准确定位”问题。光流场指图像灰度模式的表面运动，它可以反映视频相邻帧之间的运动信息，因而可以用于运动目标的检测。MATLAB这种语言可移植性好、可扩展性强，再加上其中有丰富的图像处理函数，所以利用MATLAB软件来用光流法对运动目标的检测中具有很大的优势。本设计主要可以借助matlab软件编写程序，运用Horn-Schunck算法对图像前后两帧进行处理，画出图像的光流场。而图像的光流场每个像素都有一个运动矢量，因此可以反映相邻帧之间的运动，分析图像的光流场就可以得出图像中的运动目标的运动情况。

关键字：光流法；Horn-Schunck算法；matlab

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沈阳理工大学数字图像处理课程设计

目 录

1光流法的设计目的..................................................................................................... 1 2光流法的原理............................................................................................................. 1

2.1光流法的介绍.................................................................................................. 1

2.1.1光流与光流场的概念........................................................................... 1 2.1光流法检测运动目标的原理.......................................................................... 2

2.1.1光流场计算的基本原理....................................................................... 2 2.2.2基于梯度的光流场算法....................................................................... 2 2.2.3Horn-Schunck算法 ............................................................................... 3 2.2.4光流法检测运动目标物体的基本原理概述....................................... 5

3光流法的程序具体实现............................................................................................. 6

3.1源代码.............................................................................................................. 6

3.1.1求解光流场函数................................................................................... 6 3.1.2求导函数............................................................................................... 9 3.1.3高斯滤波函数....................................................................................... 9 3.1.4平滑性约束条件函数......................................................................... 10 3.1.5画图函数............................................................................................. 10

4仿真图及分析........................................................................................................... 12 结论.............................................................................................................................. 13 参考文献...................................................................................................................... 14

II

沈阳理工大学数字图像处理课程设计

1 光流法的设计目的

数字图像处理，就是用数字计算机及其他有关数字技术，对图像进行处理，以达到预期的目的。随着计算机的发展，图像处理技术在许多领域得到了 广泛应用，数字图像处理已成为电子信息、通信、计算机、自动化、信号处理 等专业的重要课程。

数字图像处理课程设计是在学习完数字图像处理的相关理论后，进行的综合性训练课程，其目的是：使学生进一步巩固数字图像处理的基本概念、理论、分析方法和实现方法；增强学生应用Matlab编写数字图像处理的应用程序及分析、解决实际问题的能力；尝试所学的内容解决实际工程问题，培养学生的工程实践能力。

运动目标检测是数字图像处理技术的一个主要部分，近些年来，随着多媒体技术的迅猛发展和计算机性能的不断提高，动态图像处理技术日益受到人们的青睞，并且取得了丰硕的成果，广泛应用于交通管理、军事目标跟踪、生物医学等领域。

因此，基于光流法，实现运动目标的检测是本文的研究对象。结合图书馆书籍、网上资料以及现有期刊杂志，初步建立起运动目标检测的整体思路和方法。

2 光流法的原理

2.1 光流法的介绍

2.1.1 光流与光流场的概念

光流是指空间运动物体在观测成像面上的像素运动的瞬时速度，它利用图像序列像素强度数据的时域变化和相关性来确定各自像素位置的“运动”，即反映图像灰度在时间上的变化与景物中物体结构及其运动的关系。将二维图像平面特定坐标点上的灰度瞬时变化率定义为光流矢量。视觉心理学认为人与被观察物体

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