Segmentação de movimento por fluxo ótico

Motion Perception is an essential feature for the survival of several species. In nature, it is through motion that a prey perceives the predator and is able to decide which direction to escape, and the predator detects the presence of a prey and decides where to attack. The Human Visual System is more sensitive to motion than to static imagery, and it is able to separate motion information due to egomotion from that due to an animated object in the environment. The Ecological Theory of Gibson (1979) provides a basis for understanding how this processes of perception occurs, and leads to the concept of what we call the vector field of Optical Flow, through which computational motion is represented. The main objective of this work is to try to reproduce computationally this behaviour, for possible applications in autonomous navigation and video processing with unknown self-motion. For this, we use some Optical Flow estimation techniques, as those proposed by Lucas and Kanade (1981) and Farneback (1994). At first, we assess the possibility of using a statistical technique of blind source separation, the so-called Independent Component Analysis, based on the work of Bell and Sejnowski (1997), which demonstrates that this technique, when applied to imagery, provides edge filters. Then, we assess the use of the Focus of Expansion to translational motion. Experimental results show the second approach, using the Focus of Expansion, is more viable than through Independent Component Analysis.A percepção de movimento é uma característica essencial à sobrevivência de diversas espécies. Na natureza, é através do movimento que uma presa percebe a chegada de um predador e decide em que direção deve fugir, bem como o predador detecta a presença de uma presa e decide para onde atacar. O Sistema Visual Humano é mais sensível a movimento do que a imagens estáticas, sendo capaz de separar as informações de movimento originadas pela movimentação própria das informações de movimento de objetos animados no ambiente. A Teoria Ecológica de Gibson (1979) provê uma base para o entendimento de como esse processo de percepção ocorre e estende-se com o conceito do que chamamos de campo vetorial de Fluxo Ótico, através do qual se representa computacionalmente o movimento. O objetivo principal deste trabalho é procurar reproduzir computacionalmente esse comportamento, para possíveis aplicações em navegação autônoma e processamento de vídeo com movimentação desconhecida. Para isso, vale-se das técnicas de estimação de Fluxo Ótico presentes na literatura, tais como as propostas por Lucas e Kanade (1981) e Farneback (1994). Em primeiro momento, avalia-se a possibilidade de utilização de uma técnica estatística de separação cega de fontes, a chamada Análise de Componentes Independentes, tomando como base o trabalho de Bell e Sejnowski (1997), na qual se mostra que tal análise aplicada em imagens fornece filtros de bordas. Depois, avalia-se a utilização do Foco de Expansão para movimentos translacionais. Resultados experimentais demonstram uma maior viabilidade da abordagem por Foco de Expansão