Che cos'è il flusso ottico?
Il flusso ottico descrive il tracciamento computerizzato degli oggetti in movimento analizzando le differenze di contenuto tra i fotogrammi video. In un video, sia l'oggetto che l'osservatore possono essere in movimento; il computer può individuare segnali che segnano i confini, i bordi e le regioni dei singoli fermi immagine. Rilevare le loro progressioni consente al computer di seguire un oggetto attraverso il tempo e lo spazio. La tecnologia è impiegata nelle industrie e nella ricerca, compreso il funzionamento di veicoli aerei senza equipaggio (UAV) e sistemi di sicurezza.
Due metodi principali generano questa visione computerizzata: rilevazione del movimento basata su gradiente e basata su funzionalità. Il flusso ottico basato sul gradiente misura i cambiamenti dell'intensità dell'immagine attraverso lo spazio e il tempo. Esegue la scansione di un piano di campo a flusso denso. I flussi basati su feature sovrappongono i bordi degli oggetti all'interno di cornici per contrassegnare l'avanzamento.
Questa tecnica ricorda la stabilizzazione dell'immagine della videocamera, consentendo di bloccare un campo visivo calcolato nell'inquadratura nonostante le vibrazioni della fotocamera. Gli algoritmi del flusso ottico calcolano le corrispondenze tra le immagini in sequenza. Il computer divide ogni immagine in griglie quadrate. La sovrapposizione di due immagini consente ai confronti di trovare le migliori corrispondenze di quadrati. Quando il computer individua una corrispondenza, traccia una linea tra i punti di differenza, a volte chiamati aghi.
Gli algoritmi funzionano sistematicamente dalle risoluzioni grossolane a quelle fini. Ciò consente il rilevamento del movimento tra le immagini con differenze di risoluzione. Il computer non riconosce gli oggetti, ma rileva e segue solo quelle caratteristiche degli oggetti che possono essere confrontate tra i frame.
I vettori di flusso ottico di calcolo possono rilevare e tracciare oggetti ed anche estrarre il piano dominante di un'immagine. Ciò può essere d'aiuto nella navigazione robotizzata e nell'odometria visiva, oppure nell'orientamento e posizione del robot. Nota non solo gli oggetti ma anche i dintorni circostanti in tre dimensioni e fornisce ai robot una consapevolezza spaziale più realistica. I vettori calcolati su un piano consentono al processore di inferire e rispondere ai movimenti estratti dai frame.
Alcuni punti deboli della tecnica del flusso ottico includono la perdita di dati che risulta dai quadrati che il computer non può abbinare tra le immagini. Queste aree senza eguali rimangono vuote e creano vuoti planari, riducendo la precisione. Bordi chiari o elementi stabili come gli angoli contribuiscono all'analisi del flusso.
Fattori dettagliati possono essere oscurati se anche l'osservatore è in movimento, poiché non è in grado di distinguere determinati elementi da un fotogramma all'altro. L'analisi divide il movimento in un flusso globale apparente e un movimento di oggetti localizzati, o egocotion. I cambiamenti spazio-temporali nei bordi o nell'intensità dell'immagine si perdono nel movimento della telecamera e nel flusso globale dell'ambiente in movimento. L'analisi è migliorata se il computer è in grado di eliminare l'effetto del flusso globale.