图像序列光流计算技术及其应用

第1章 绪论

1.1 光流计算研究的主要方向及研究现状

1.1.1 光流计算不适定问题的研究

1.1.2 光流计算的不连续性问题研究

1.1.3 直线光流计算技术的研究

1.1.4 由光流重建物体三维运动和结构的研究

1.2 运动场与光流场

1.3 彩色图像序列的光流计算

1.3.1 色彩灰度一致性方法

1.3.2 色彩自身一致性方法

本章小结

第2章 光流经典计算方法

2.1 引言

2.2 光流计算基本等式

2.3 Horn算法

2.4 Lucas算法

2.5 实验分析

2.5.1 误差测量

2.5.2 旋转材质球图像序列实验

2.5.3 Yosemite图像序列实验

2.5.4 花园图像序列实验

2.5.5 HamburgTaxi图像序列实验

本章小结

第3章 基于变分方法的稠密光流计算技术

3.1 引言

3.2 变分计算技术基础知识

3.2.1 变分方法基本原理及扩散反应方程

3.2.2 最速下降法

3.3 应用于光流计算的变分方法

3.3.1 最小化能量泛函到非线性PDE的转换

3.3.2 能量泛函与扩散反应方程的广义表达

3.4 变分光流计算方法中的数据项和平滑项

3.4.1 光流计算中数据项守恒假设

3.4.2 光流计算中平滑项的物理学背景

3.4.3 结合图像扩散的各种平滑方法

3.5 图像光流联合驱动的变分光流计算方法

3.5.1 灰度守恒与梯度守恒相结合的数据项

3.5.2 基于图像、光流联合驱动扩散的平滑项

3.5.3 多分辨率分层细化策略

3.5.4 基于图像光流联合驱动的变分光流计算技术处理策略

3.5.5 实验分析

3.6 基于结构张量的变分光流场计算技术

3.6.1 数据项设计

3.6.2 设计改进模型的扩散项

3.6.3 扩散反应方程

3.6.4 数值实现

3.6.5 实验分析

本章小结

第4章 点光流三维重建技术

4.1 引言

4.2 基于稀疏光流场的三维重建技术

4.2.1 角点检测及跟踪

4.2.2 稀疏光流计算

4.2.3 光流运动模型

4.2.4 算例分析

4.3 基于稠密光流的三维重建技术

4.3.1 二维光流矢量与三维运动参数的关系

4.3.2 基于光流的三维运动参数的能量函数

4.3.3 三维运动参数能量泛函的求解

4.3.4 三维结构的恢复

4.3.5 二维图像光流的恢复

4.3.6 实验分析

本章小结

第5章 直线光流计算及三维重建技术

5.1 引言

5.2 直线的表示、提取及跟踪匹配

5.2.1 直线的2D和3D表示原则

5.2.2 直线的3D表示

5.2.3 直线的2D平面表示

5.2.4 平面直线的提取

5.2.5 图像序列直线特征的跟踪匹配

5.2.6 实验分析

5.3 直线光流的定义和计算

5.3.1 图像直线与空间直线的关系

5.3.2 直线光流的定义和计算

5.3.3 直线光流三维重建模型

5.4 直线光流三维重建鲁棒性分析

5.4.1 理论基础

5.4.2 推导与论证

5.5 实验分析

5.5.1 直线模拟数据仿真实验

5.5.2 三角棱锥仿真实验

5.5.3 合成立方体运动实验

5.5.4 真实图像方盒旋转实验

5.5.5 机械零件旋转和平移实验

5.6 本章小结

第6章 非线性分析

6.1 非线性分析概论

6.1.1 非线性行为的原因

6.1.2 非线性分析的特殊性

6.2 非线性分析的基本步骤

6.2.1 前处理

6.2.2 加载求解

6.2.3 后处理

6.3 几何非线性分析

6.3.1 概述

6.3.2 实例分析：悬臂梁屈曲分析

6.3.3 实例分析：二力杆件的大变形分析

6.4 材料非线性分析

6.4.1 材料非线性概述

6.4.2 实例分析：均质圆棒基于双线性本构模型下的应力-应变响应

6.4.3 实例分析：基于Chaboche循环本构模型下的应力响应

6.5 状态非线性分析接触分析

6.5.1 接触分析概述

6.5.2 实例分析：钢球/PMMA平面试样的径向微动接触分析

6.5.3 实例分析：微动垫作用下的循环弯曲接触分析

本章小结

思考题

常见疑难问题解析

第7章 疲劳断裂问题分析

7.1 疲劳断裂概述

7.1.1 应力强度因子定义

7.1.2 J积分定义

7.1.3 能量释放率定义

7.2 断裂疲劳问题分析的基本步骤

7.2.1 建立断裂模型

7.2.2 施加有限元边界条件

7.2.3 进行弹塑性分析

7.2.4 计算断裂参数

7.3 工程实例：线弹性断裂分析

7.3.1 问题描述

7.3.2 问题分析

7.3.3 求解步骤

7.3.4 CT试样断裂应力强度因子计算分析完整命令流

7.4 工程实例：弹塑性J积分计算

7.4.1 问题描述

7.4.2 问题分析

7.4.3 求解步骤

7.4.4 中心裂纹板断裂J积分计算分析完整命令流

本章小结

思考题

常见疑难问题解析

第8章 基于光流和水平集算法相结合的运动目标检测

8.1 引言

8.2 基于光流场的运动目标粗检

8.2.1 光流场的计算

8.2.2 数学形态学区域填充

8.3 基于水平集算法的运动目标细检

8.3.1 水平集算法原理

8.3.2 图像颜色模型选择

8.3.3 运动目标的提取

8.4 实验与分析

8.4.1 误差测量

8.4.2 合成图像序列实验

8.4.3 真实图像序列实验

本章小结

……

第9章 总结与展望

参考文献

《图像序列光流计算技术及其应用》以往的计算机视觉或图像理解的书籍对光流场计算技术及其应用所涉及的内容缺乏一个全面系统的阐述，且由于光流场计算技术及其应用等方面的新理论和新方法层出不穷，以往的书籍极少涉及这些新理论和新方法。因此迫切需要一本全面系统介绍光流场计算技术及其应用新理论和新方法的书籍。
《图像序列光流计算技术及其应用》系统地介绍项目团队近十年对光流场技术及其应用的研究成果，包括光流场研究现状、变分光流场计算技术、直线光流场计算技术、点光流场计算技术、激光和CCD数据分割中的光流场应用、直线光流场三维重建方法及其应用、运动目标检测与分割中的光流场应用等。

《图像序列光流计算技术及其应用》可供高等学校计算机及相关专业研究生参考，也可作为该领域相关研究人员或技术开发人员的学习参考用书。