基于全局运动多分辨率的光流估计算法研究.docVIP

基于全局运动多分辨率光流估计算法研究 韩军，张东 （西安工业大学 光电工程学院，陕西 西安 710032） 摘要：图像超分辨率重构技术是提高现有光电观瞄系统的探测距离和分辨率的重要方法， 在超分辨率重构过程中准确的运动估计是重构算法中非常关键的步骤，估计的准确性直接影响重构图像的质量。为了提高低分辨率图像之间的位移估计精度，以传统光流算法为基础，结合多分辨率思想，提出了一种基于全局运动多分辨率光流估计算法。对互有亚像素位移的多帧低分辨率图像进行运动估计，同时与keren运动估计进行对比，讨论了本算法的位移估计误差。实验结果表明这种估计算法可以实现高精度的亚像素位移估计。 关键词：光流估计算法；多分辨率；亚像素估计；keren运动估计 中图分类号:TP391.4 文献标识码:A Method of optical flow estimation algorithm based on multi-resolution global motion HAN jun，ZHANG dong （School of Photoelectric Engneering, Xi’an Technological University, Xi’an 710032, China） AbstracThe super-resolution image reconstruction is an important method to improve the detecting distance and resolution of the existing electro-optical observing and sighting system. The precise motion estimation is a critical step of the super-resolution image reconstruction and its accuracy decides the quality of the reconstructed image. In order to improve the precision of displacement estimation between low resolution images, the multi-resolution global motion estimation optical flow algorithm is proposed based on the classical optical flow algorithm and multi-resolution theory. The motion of multi-frame low-resolution image with mutual sub pixel displacement is estimated. The estimated is compared with the keren motion estimation. The displacement estimation error of this algorithm is discussed. The results show that the sub pixel displacement estimation can be realized using this algorithm. Key words: optical flow estimation algorithm; multi-resolution; sub-pixel estimation; keren motion estimation 0 引言 图像超分辨率重构技术是提高现有光电观瞄系统的探测距离和分辨率的重要方法，近年来是研究的热门课题。为了重建高分辨率图像，首先必须确定所有低分辨率图像间的运动信息，然后将它们配准到同一个参考帧上。在很多其他应用中，这些运动参数是事先不可知的，因此运动估计是超分辨率重建算法中非常关键的步骤，而且估计的准确性比其密集性更重要，如果估计精度达不到亚像素级，将会极大地影响重建图像的质量。 现有运动补偿和运动估计的算法很多，主要如基于插值的算法、基于抛物面预测算法、基于频率域方法的相位相关法等。通过插值算法达到亚像素的精度是运用最为广泛的方法，但其随着精度的提高，运算的复杂性大大提高。另一类亚像素运动估计方法是基于抛物面预测的亚像素运动估计算，法这类方法虽然所需时间少，但是由于最佳亚像素点周围的实际函数并不是和预测的函数完全一致，会导致最佳运动矢量与实际选取的运动矢量之间的误差。 光流估计算法是运动估计中的重要算法之一。光流是空间运动物体在观测成像面上的象素运动的瞬时速度;光流