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本论文的研究工作系航空基础科学基金资助项目(No.99F53065)和南昌航空工业学院测试技术与控制工程研究中心开放基金(No.2001-15)的一部分。 通过对时变图像(动态图像)的分析来确定空间物体的三维运动和结构是计算机视觉中一个十分重要的问题。时变图像分析涉及到图像处理与计算机视觉的许多应用,在工业和军事应用领域具有重要的现实意义,诸如完成各种工业和军事任务的机器人视觉系统、空间卫星跟踪、自动飞行器精确导航、资源勘探、天气预报、自动分析航空和卫星照片、战场的动态分析、器官异常的分析和诊断。 本文研究从真实图像或综合图像计算二次曲线的光流的技术和根据光流计算场景中物体的运动参数和结构参数的技术。介绍了视觉运动分析的两种方法:基于特征的方法和基于光流的方法的研究现状以及存在的一些问题。简述了光流计算的基本等式和一些约束条件。提出了一种空间二次曲线的表示方法,建立了空间二次曲线和平面二次曲线的坐标概念,给出了一种基于二次曲线的光流定义。详细介绍了从数字图像中检测出边缘曲线的一系列过程,采用3种边缘检测算子检测出边缘曲线,并比较了这3种边缘检测算子得到的边缘图像,得出结论:对综合图像和没有去噪声的真实图像,这3种边缘检测算子中Sobel算子的综合效果最好。提出了一种效果较好的新边缘检测方法,即把Sobel算子和边缘细化以及轮廓跟踪结合起来的方法。提出了一种从空间二次曲线的投影也即从原始图像中表示和提取边缘(二次曲线)的方法。用Sobel算子进行边缘检测、边缘细化、轮廓跟踪和边缘连接、边缘表示这些工作都已经在用C++Builder实现。在此基础上,给出了从二次曲线的光流场计算场景中物体的三维运动参数和结构参数的计算公式。