ISSN 2305-5626. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана: электронное издание. 2013
2
ли и максимально оптимизировать алгоритмы обработки для соот-
ветствия данным требованиям. Основной проблемой систем, осно-
ванных на анализе изображений, является большая вероятность их
малой робастности, в связи с чем требуется обеспечение максималь-
ной сходимости алгоритма оценки параметров движения.
Специфика определения параметров движения объектов на
основании изображений, поступающих с видеокамер.
Для опреде-
ления параметров движения подводного аппарата необходимо оце-
нить смещения кадров относительно друг друга. Все современные
алгоритмы слежения, за некоторым исключением, опираются на ра-
боту [1].
Оригинальный алгоритм Лукаса — Канаде основан на функцио-
нале
[
]
2
(
)
( ) ,
E F x h G x
=
+ −
∑
(1)
где
( ),
( )
F x G x
— два кадра;
h
— смещение.
Функцию
( )
F x
с помощью разложения в ряд Тейлора можно
приближенно представить в виде
(
)
( )
( ),
F x h F x h F x
x
∂
+ ≈ +
∂
(2)
где
т
1
2
...
n
x x x
x
⎡
⎤
∂ ∂ ∂
∂
= ⎢
⎥
∂ ∂ ∂
∂
⎣
⎦
— градиент.
Используя приближение (2), минимум функционала
E
ищут пу-
тем дифференцирования и приравнивания производной к нулю, а
смещение
h
можно получить из выражения
[
]
1
т
т
( )
( )
.
x
x
F
F F
h
G x F x
x
x
x
−
⎡
⎤ ⎡
⎤
∂
∂ ∂
⎛ ⎞
⎛ ⎞ ⎛ ⎞
=
−
⎢
⎥ ⎢
⎥
⎜ ⎟
⎜ ⎟ ⎜ ⎟
∂
∂ ∂
⎝ ⎠
⎝ ⎠ ⎝ ⎠
⎢
⎥ ⎢
⎥
⎣
⎦ ⎣
⎦
∑
∑
(3)
В дальнейшем математическая формулировка алгоритма (1), (3) была
изменена и стала основой для всех последующих обобщений с учетом
аффинных искажений окрестности и освещенности. Путем замены со-
ответствующих переменных на константы любой из используемых ал-
горитмов превращается в обычный алгоритм Лукаса — Канаде.
Перспективными являются также алгоритмы, оценивающие сме-
щение изображений на основе информации о выделенных сегментах
в кадрах. Изображение разбивают на сегменты, которые некоторым
образом описывают, после чего похожие сегменты ищут на втором
изображении. Описание сегментов проводят с помощью преобразо-
вания Фурье на основании таких характеристик, как площадь, центр
тяжести, периметр, компактность сегмента, центральные моменты.
Тем не менее для работы этих алгоритмов необходима обработка все-
1 3,4,5,6,7,8,9,10,11