Optical Flow光流函数计算速度

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Optical Flow光流函数计算速度

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通过机器视觉图像处理的方法，也是可以估计速度的。虽然没有交警测试仪那么准确，但是也是可以得到一个大概的速度。我们在高速上看到路边摆着的那种带摄像头还有数显的测速装备（通常只显示100KM的时速或以下，绿色没超速，红色超速），大概也是基于图像处理的方式，连续抓取两幅图像，通过目标在两幅图像中的位移以及两幅图像的时间差来计算速度的：V=D/T。

在NI视觉中，官方提供了一组运动估计的函数，通过光流函数可以计算出流动目标的大概的运动方向的速度。

NI视觉的运动估计

其中光流（HS）、光流（LK）是用于计算目标的速度流信息，配合后面的覆盖运动矢量函数，可以将估计的运动方向的速度大小以覆盖箭头的方式表现在图像上，但是些算法，并没有直接输出速度数据。光流（LKP）函数则是基于金字塔的Lucas和Kanade算法计算两幅连续图像之间的一组特征点的位置变化，示例中没有返回位置数据，但是函数本身是有Distance距离返回的，可以创建显示控件得到两幅图像之间的特征点的距离变化D，然后再根据两幅图像的时间差T，根据公式V=D/T就可以计算出特征点的速度V了。但是这种方法需要图像中有固定的目标特征点，很多时候并不好满足。

基于光流（LKP）的距离计算

基于光流（HS）或光流（LK）的速度估计

使用基于光流（HS）或光流（LK）函数的速度估计，则看起来要更容易估计常规流体的运动速度，但是这两个函数均没有距离或速度相关的数据输出。这个是NI对自己的算法没信息，还是保守不给用户使用数据啊？都可以覆盖矢量了，有方向有大小，为什么不返回数据呢？

在基于光流（HS）或光流（LK）的光流范例基础上，修改了一下，应该也可以大概的计算一下速度。上面的基于光流（HS）或光流（LK）的速度估计中，不是有覆盖矢量图了吗？那么使用复制覆盖函数，将这些覆盖复制到一幅纯黑或纯白的背景图像上，然后再去计算这些覆盖矢量的特征，应该就可以估算出运动方向和速度大小了：

OpticalFlow光流覆盖矢量提取估计速度.vi程序框图

OpticalFlow光流覆盖矢量提取估计速度.vi前面板效果图

在Optica Flow基础上，增加了一个复制覆盖的功能，将其速度信息的覆盖复制到另一个纯色背景图像上，这样方便去分析覆盖的矢量箭头。利用箭头特征的长短、方向，使用粒子分析等函数，应该可以简单的计算出速度信息，当然就算能计算，那也只是一个相对值，精度不会太高就是了。因为他本身计算出来的速度矢量就不会太精准，还因为覆盖的矢量也只量I32类型的整数类型。之后再使用粒子分析等函数时，会再次丢失一些精度。整体精度不会很高就是了。不过应该可以大概的估计出一个速度。如果是左右流动的方向，那么可以考虑计算一下所有矢量的平均值，这样相对来说可能更准确一些。