Co je to optický tok?

Optický tok popisuje počítačové sledování pohybujících se objektů analýzou rozdílů v obsahu mezi videosoubory. Ve videu mohou být jak objekt, tak pozorovatel v pohybu; počítač může najít podněty, které označují hranice, hrany a oblasti jednotlivých statických obrázků. Detekce jejich průběhu umožňuje počítači sledovat objekt v čase a prostoru. Tato technologie se používá v průmyslových odvětvích a ve výzkumu, včetně provozu bezpilotních vzdušných vozidel (UAV) a bezpečnostních systémů.

Počítačové vidění generují dvě primární metody: detekce pohybu na základě gradientu a funkce. Optický tok založený na gradientu měří změny intenzity obrazu v prostoru a čase. Skenuje hustou rovinu pole toku. Na základě funkcí toky překrývají hrany objektů v rámci rámečků, což značí pokrok.

Tato technika se podobá stabilizaci obrazu z videokamery, což umožňuje, aby se vypočítané zorné pole uzamklo do rámečku i přes chvění fotoaparátu. Algoritmy optického toku vypočítávají shody mezi obrázky v sekvenci. Počítač rozdělí každý obrázek do čtvercových sítí. Překrývání dvou obrázků umožňuje porovnání k nalezení nejlepších shod čtverců. Když počítač najde shodu, nakreslí čáru mezi body rozdílu, někdy nazývanými jehly.

Algoritmy pracují systematicky od hrubých po jemné rozlišení. To umožňuje sledování pohybu mezi obrázky s rozdíly v rozlišení. Počítač nerozpoznává objekty, ale pouze detekuje a sleduje ty vlastnosti objektů, které lze porovnat mezi snímky.

Výpočetní vektory optického toku mohou detekovat a sledovat objekty a také extrahovat dominantní rovinu obrazu. To může pomoci při robotické navigaci a vizuální odometrii nebo orientaci a pozici robota. Poznamenává nejen objekty, ale také okolní prostředí ve třech rozměrech, a dává robotům realističtější prostorové povědomí. Vektory vypočítané v rovině umožňují procesoru odvodit a reagovat na pohyby extrahované z rámců.

Mezi slabiny techniky optického toku patří ztráta dat, která je výsledkem čtverců, které počítač nemůže mezi obrázky porovnávat. Tyto nesrovnatelné oblasti zůstávají prázdné a vytvářejí planární mezery, což snižuje přesnost. Čisté hrany nebo stabilní prvky, jako jsou rohy, přispívají k analýze toku.

Podrobné faktory mohou být zakryty, pokud je pozorovatel také v pohybu, protože nemůže rozlišovat určité prvky od snímku k snímku. Analýza rozděluje pohyb na zdánlivý globální tok a lokalizovaný pohyb objektu nebo egomotion. Územně-časové změny v hranách nebo intenzitě obrazu se ztratí v pohybu kamery a v globálním toku pohybujícího se prostředí. Analýza je vylepšena, pokud počítač dokáže eliminovat účinek globálního toku.