python - 确定时空图像的图案方向

Question

如何获得下图所示方向的平均方向。它是红色箭头相对于黄线(水平)的方向。对方法有什么想法吗？我想不通办法。这是从视频创建的时空图像。谢谢。



这是我的原始图片:

Answer 1

最简单的方法是计算梯度 vector (x导数和y导数)并在每个像素处找到其方向(atan2(y,x))。平均方向是您想要的，而不是平均方向(将会抵消)。因此，应用模数pi，然后对图像进行平均。

计算图像梯度的最佳方法是通过Gaussian gradients。

structure tensor是完成此操作的更可靠的方法。简而言之，它计算梯度 vector 的局部平均值以减少噪声的影响。它通过计算梯度 vector 与其自身的外部乘积来完成此操作，从而产生对称矩阵。然后可以对该矩阵的各个分量进行局部平均(即应用平滑滤波器)。这类似于计算 vector 的 Angular ，将 Angular 加倍以使相反方向上的 vector 相等，然后取平均。

请注意，您可以在3D中应用这些解决方案中的任何一种(您可以将视频数据视为2D +时间= 3D)。这样，您不仅可以计算2D框架内运动的速度和方向，还可以计算沿问题提取的2D图像的方向的速度。图像梯度和结构张量的概念很容易扩展到3D。这种3D方法类似于Lucas-Kanade的光流方法。如果您单击该链接到Wikipedia，您将看到它使用2D结构张量，并沿时间维度添加渐变。