Optical flow. 루카스-카나데 방법

 

옵티컬플로우

영어에서 번역됨-광학 흐름 또는 광학 흐름은 관찰자와 장면 사이의 상대적인 움직임으로 인해 시각적 장면에서 물체, 표면 및 가장자리의 명백한 움직임의 패턴입니다. 광학적 흐름은 또한 이미지에서 명도 패턴의 이동의 명백한 속도의 분포로 정의 될 수있다. 

프레임 장면에 대한 사전 지식 없이 두 프레임 사이의 움직임을 추정해야 하는 경우가 있다. 움직임 정보는 말 그대로 관심 객체가 어떻게 움직이고 있는지에 대한 정보다. 

 

 

사진에서 보는 바와 같이 영상 내부의 모든 픽셀에서 속도를 구하는 것이 밀집 옵티컬 플로우라고 부른다. 이런 옵티컬 플로우의 대표적인 예로 루카스-카나데 방법이 있다.


 루카스-카나데 방법은 1981년에 밀집 옵티컬 플로우를 계산하기 위한 방법이었다. 루카스-카나데 방법은 작은 지역윈도우를 사용하기 때문에 이 윈도우 보다 큰 움직임이 발생 하였을 경우 움직임을 계산하지 못하는 단점이 있다. 이와 관련되 수학적 내용은 다른 서적을 참고하기 바란다.

루카스 카나데 방법의 3가지 기초 가정

 

1. 밝기 항상성(Brightness constancy) 
어떤 객체 상의 픽셀은 프레임이 바뀌어도 그 값이 변하지 않는다. 그레이스케일 영상의 경우 추적하고 있는 객체 픽셀의 밝기는 변하지 않는다고 가정한다. LK방법은 컬러 영상에서도 잘 작동한다.


 2. 시간 지속성(temporal persistence)또는 작은 움직임(small movements)
영상 내에서 움직임은 그다지 빠르지 않다. 즉 영상에서 객체의 움직임에 비해서 시간의 변화가 더 빠르게 진행되며 이는 프레임 사이에 객체의 이동량이 많지 않음을 의미한다.


 3. 공간 일관성(spatial coherence)
공간적으로 서로 인접하는 점들은 동일한 객체에 속할 가능성이 높고 동일한 움직임을 갖는다.