Flujo óptico
El flujo óptico o flujo óptico es el patrón de movimiento aparente de objetos, superficies y bordes en una escena visual causado por el movimiento relativo entre un observador y una escena. [1] [2] El flujo óptico también se puede definir como la distribución de velocidades aparentes de movimiento del patrón de brillo en una imagen. [3] El psicólogo estadounidense James J. Gibson introdujo el concepto de flujo óptico en la década de 1940 para describir el estímulo visual proporcionado a los animales que se mueven por el mundo. [4] Gibson enfatizó la importancia del flujo óptico para la percepción de la oferta, la capacidad de discernir posibilidades de acción dentro del entorno. Los seguidores de Gibson y su enfoque ecológico de la psicología han demostrado aún más el papel del estímulo de flujo óptico para la percepción del movimiento por parte del observador en el mundo; percepción de la forma, distancia y movimiento de objetos en el mundo; y el control de la locomoción. [5]
Los especialistas en robótica también utilizan el término flujo óptico, que abarca técnicas relacionadas con el procesamiento de imágenes y el control de la navegación, incluida la detección de movimiento , la segmentación de objetos , la información de tiempo de contacto, el enfoque de los cálculos de expansión, la luminancia, la codificación compensada por movimiento y la medición de la disparidad estéreo. [6] [7]
Las secuencias de imágenes ordenadas permiten la estimación del movimiento como velocidades de imagen instantáneas o desplazamientos de imagen discretos. [7] Fleet y Weiss brindan una introducción tutorial al flujo óptico basado en gradientes. [8] John L. Barron, David J. Fleet y Steven Beauchemin proporcionan un análisis de rendimiento de varias técnicas de flujo óptico. Enfatiza la precisión y la densidad de las mediciones. [9]
Los métodos de flujo óptico intentan calcular el movimiento entre dos cuadros de imagen que se toman a veces y en cada posición de vóxel . Estos métodos se denominan diferenciales, ya que se basan en aproximaciones de series locales de Taylor de la señal de la imagen; es decir, utilizan derivadas parciales con respecto a las coordenadas espaciales y temporales.
Para un caso dimensional (2D + t ) (los casos 3D o n -D son similares), un vóxel en la ubicación con intensidad se habrá movido por , y entre los dos cuadros de imagen, y se puede dar la siguiente restricción de constancia de brillo :
Suponiendo que el movimiento sea pequeño, la restricción de la imagen con la serie de Taylor se puede desarrollar para obtener:
