Wat is optische stroom?
Optische stroom beschrijft geautomatiseerd volgen van bewegende objecten door inhoudsverschillen tussen videoframes te analyseren. In een video kunnen zowel het object als de waarnemer in beweging zijn; de computer kan aanwijzingen zoeken die de grenzen, randen en gebieden van afzonderlijke stilstaande beelden markeren. Door hun progressies te detecteren, kan de computer een object volgen door tijd en ruimte. De technologie wordt gebruikt in industrieën en onderzoek, inclusief de exploitatie van onbemande luchtvaartuigen (UAV) en beveiligingssystemen.
Twee primaire methoden genereren deze computervisie: op gradiënt gebaseerde en op functies gebaseerde bewegingsdetectie. Op gradiënt gebaseerde optische stroom meet veranderingen in beeldintensiteit door ruimte en tijd. Het scant een dicht stroomveld. Op functies gebaseerde stromen bedekken randen van objecten binnen frames om de voortgang te markeren.
Deze techniek lijkt op de beeldstabilisatie van de camcorder, waardoor een berekend gezichtsveld ondanks camerabewegingen in het beeld kan worden vergrendeld. Optische stroomalgoritmen berekenen opeenvolgende overeenkomsten tussen afbeeldingen. De computer verdeelt elk beeld in vierkante rasters. Door twee afbeeldingen op elkaar te leggen, kunnen vergelijkingen worden gemaakt om de beste vierkanten te vinden. Wanneer de computer een overeenkomst vindt, trekt deze een lijn tussen de punten van verschil, soms naalden genoemd.
Algoritmen werken systematisch van grove tot fijne resoluties. Dit maakt beweging volgen mogelijk tussen afbeeldingen met verschillen in resolutie. De computer herkent geen objecten, maar detecteert en volgt alleen die kenmerken van objecten die tussen frames kunnen worden vergeleken.
Het berekenen van optische stroomvectoren kan objecten detecteren en volgen en ook het dominante vlak van een afbeelding extraheren. Dit kan helpen bij robotnavigatie en visuele odometrie, of robotoriëntatie en -positie. Het neemt niet alleen objecten waar, maar ook de omliggende omgeving in drie dimensies en geeft robots meer levensecht ruimtelijk inzicht. Vectoren die in een vlak worden berekend, stellen de processor in staat om bewegingen af te leiden en te reageren op uit de frames geëxtraheerde bewegingen.
Sommige zwakke punten van de optische stroomtechniek zijn onder meer gegevensverlies dat het gevolg is van vierkanten die de computer niet tussen afbeeldingen kan matchen. Deze ongeëvenaarde gebieden blijven leeg en creëren vlakke leegtes, waardoor de nauwkeurigheid wordt verminderd. Duidelijke randen of stabiele elementen zoals hoeken dragen bij aan stroomanalyse.
Gedetailleerde factoren kunnen worden verdoezeld als de waarnemer ook in beweging is, omdat hij bepaalde elementen niet van frame tot frame kan onderscheiden. De analyse verdeelt beweging in schijnbare globale stroom en gelokaliseerde objectbeweging, of egomotie. Ruimtelijke-temporele veranderingen in randen of beeldintensiteit gaan verloren in de beweging van de camera en de globale stroom van de bewegende omgeving. De analyse is verbeterd als de computer het effect van de globale stroom kan elimineren.