O que é fluxo óptico?

O fluxo óptico descreve o rastreamento computadorizado de objetos em movimento, analisando as diferenças de conteúdo entre os quadros de vídeo. Em um vídeo, o objeto e o observador podem estar em movimento; o computador pode localizar pistas que marcam os limites, bordas e regiões de imagens estáticas individuais. Detectar suas progressões permite que o computador siga um objeto através do tempo e do espaço. A tecnologia é empregada em indústrias e pesquisas, incluindo a operação de veículos aéreos não tripulados (UAV) e sistemas de segurança.

Dois métodos principais geram essa visão computacional: detecção de movimento com base em gradiente e em recurso. O fluxo óptico baseado em gradiente mede alterações na intensidade da imagem através do espaço e do tempo. Ele digitaliza um plano de campo de fluxo denso. Os fluxos baseados em recursos sobrepõem bordas de objetos dentro de quadros para marcar o progresso.

Essa técnica se assemelha à estabilização de imagem da câmera de vídeo, permitindo que um campo de visão computado seja bloqueado no quadro, apesar da trepidação da câmera. Os algoritmos de fluxo óptico calculam correspondências entre imagens em sequência. O computador divide cada imagem em grades quadradas. A sobreposição de duas imagens permite comparações para encontrar as melhores correspondências de quadrados. Quando o computador localiza uma correspondência, ele desenha uma linha entre os pontos de diferença, às vezes chamados de agulhas.

Os algoritmos funcionam sistematicamente de resoluções grosseiras a finas. Isso permite o rastreamento de movimento entre imagens com diferenças de resolução. O computador não reconhece objetos, mas apenas detecta e segue as características dos objetos que podem ser comparadas entre os quadros.

A computação de vetores de fluxo óptico pode detectar e rastrear objetos e também extrair o plano dominante da imagem. Isso pode ajudar na navegação robótica e odometria visual, ou na orientação e posição do robô. Ele observa não apenas os objetos, mas também os arredores em três dimensões, e oferece aos robôs uma percepção espacial mais realista. Os vetores calculados em um plano permitem ao processador inferir e responder aos movimentos extraídos dos quadros.

Alguns pontos fracos da técnica de fluxo óptico incluem a perda de dados resultante de quadrados que o computador não pode corresponder entre imagens. Essas áreas incomparáveis ​​permanecem vagas e criam vazios planares, reduzindo a precisão. Arestas claras ou elementos estáveis ​​como cantos contribuem para a análise de fluxo.

Fatores detalhados podem ser obscurecidos se o observador também estiver em movimento, pois ele não pode distinguir certos elementos de quadro para quadro. A análise divide o movimento em fluxo global aparente e movimento de objeto localizado, ou egomotion. Alterações espaço-temporais nas bordas ou na intensidade da imagem são perdidas no movimento da câmera e no fluxo global do ambiente em movimento. A análise é aprimorada se o computador puder eliminar o efeito do fluxo global.