实验二：基于光流点跟踪的运动对象速度估计（单目运动测速）

课程： 计算机视觉
教员： 易任娇
助教： 范文刚、肖建锋
时间： 2026-07-04 ~ 2026-07-18

项目结构

point_tracking/
├── main.py              # 主程序入口
├── config.py            # 配置参数（视频路径、测距参数、追踪参数等）
├── calibration.py       # 交互标定模块（选参考线、锚点、跑动方向）
├── tracking.py          # Shi-Tomasi 角点 + 金字塔 LK 光流追踪
├── cross_ratio.py       # 交比不变量测距 + 滑动窗口测速
├── visualization.py     # 可视化叠加绘制
├── videos/              # 输入视频目录
├── output/              # 输出结果目录
└── .gitignore

算法流程

1. 标定 — 在首帧上交互选点：三条参考线交点、初始跟踪点、跑动方向
2. 角点检测 — Shi-Tomasi（goodFeaturesToTrack）在锚点局部窗口内提取特征
3. 光流追踪 — 金字塔 Lucas-Kanade（calcOpticalFlowPyrLK）前后向追踪
4. 错误剔除 — 前后向一致性检查 + 最大位移过滤 + 中位数更新锚点
5. 测距测速 — 有向交比不变量测距 + 滑动窗口中心差分测速

用法

# 默认配置
python main.py

# 指定视频和帧率
python main.py --video my_clip.mp4 --fps 60

# 后台处理（不显示预览窗口）
python main.py --no-display

依赖

• Python 3.8+
• OpenCV (cv2)
• NumPy

评分要点

模块	分值
选点读坐标	10
Shi-Tomasi 角点	10
LK 光流追踪	10
交比测距测速	20
错误剔除 + 锚点更新	10（加分）
可视化效果	20
实验报告	20