オプティカルフローによる動きの分類とその画像理解への応用

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本研究では、徒来とは性質の異なるオフティカルフローの算出法を提案と、その理論的背景について解析を行った。具体的には、オプティカルフローの平滑化を行う正則条件からなる制約付き停留値問題をラグランジュ乗数法によって解くことを提案した。この理論により、見かけ上不連続な運動を計算することと、従来経験的に決められていた正則化係数を理論的に決定することができた。また、本理論の数値計算の安定性解析により、反復計算が画像列に依存せずに解析解に収束する条件を示した。この条件により、安定に数値計算が行えるようになった。また、一般の画像列でオプティカルフローの精度を測るためにオプティカルフロー制約式の残差を用いた誤差評価方法を提案した。この評価法により、動きの真値のない画像列でもオプティカルフローの精度評価が可能となった。以上の理論を2次元画像列のオプティカルフロー計算手法および3次元医用画像列の3次元変位場計算手法に適用し、本理論が問題の次元に依存しないことを示した。また、複数台のCPUを用いて並列計算を行うことで、計算時間を半分以下に削減することができた。また、以上の理論の枠組みおよび高速化手法がさまざまなデータ項および正則条件に対して適用可能であることを示した。これにより、今後さまざまなデータ項及び正則条件を用いたオプティカルフロー計算法に対して本理論を適用できるようになると考えられる。