Fast and dense 2D and 3D displacement field estimation by a highly parallel image correlation algorithm
Estimation de champs de déplacements denses 2D et 3D par une méthode parallèle rapide
Résumé
This paper describes a fast method for estimation of dense 2D and 3D displacement fields from image correlation. It is based on a previously published local, or window-based, optical flow algorithm which is ideally suited for parallel processors. We describe the algorithm, its extension to stereo image correlation and its implementation on Graphical Processing Unit (GPU). We present the properties of the estimated displacement fields on simulated images and evaluate their accuracy on real data from a rigid body movement experiment. The main features of the method are a dense output (i.e. a 2D or 3D displacement vector per pixel) and a highly parallel structure which allows very high computational performance. A pair of 4 megapixels stereoscopic images is processed in less than 0.2 s. on a Titan GPU. Finally, we present and comment several experimental results obtained with the proposed method during mechanical experiments conducted at ONERA.
Nous présentons une méthode rapide d'estimation de champs de déplacements 2D ou 3D par corrélation d'images. Cette méthode est fondée sur un algorithme de flot optique par méthode locale publié précédemment et idéalement adapté aux processeurs parallèles. Nous décrivons l'algorithme, son extension à la stéré-corrélation et son implémentation sur GPU (Graphical Processing Unit). Nous présentons les propriétés des champs de déplacement estimés sur des cas de simulation et évaluons l'incertitude d'estimation sur des données réelles issues d'une expérience de mouvement rigide d'un échantillon. La méthode fournit un champ dense (un vecteur 2D ou 3D par pixel) et sa structure parallèle conduit à une performance calculatoire remarquable. Une paire d'images stéréoscopiques 4 mégapixels est traitée en moins de 0.2 secondes sur une carte GPU Titan. Enfin nous détaillons une série d'expérimentations conduites à l'ONERA avec cette méthode.