第一章 引言

计算机视觉作为人工智能领域的重要分支，近年来在目标检测、运动分析、行为识别等方面取得了显著进展。其中，运动检测技术作为视频分析的基础技术之一，在安防监控、交通管理、体感交互、生物行为研究等领域发挥着越来越重要的作用。光流算法作为运动检测的经典方法，能够通过分析图像序列中像素点的运动模式来捕捉和跟踪目标的运动轨迹，为实时视频分析提供了强有力的技术支撑。

在传统的运动检测应用中，研究者们主要关注人体行为识别、车辆追踪、工业质量检测等宏观目标的运动分析。然而，随着生物医学研究、环境监测、病媒防控等领域对微观运动分析需求的不断增长，如何准确检测和追踪小型生物体的运动轨迹成为了一个具有挑战性的研究课题。蚊子作为全球最重要的病媒昆虫之一，其飞行行为的准确监测对于疾病传播风险评估、生态环境研究、智能防控系统开发具有重要意义。然而，蚊子个体微小、飞行速度快、运动轨迹复杂多变，传统的运动检测方法往往难以达到理想的检测精度和实时性要求。

本文针对小型生物体运动检测的技术挑战，设计并实现了一套基于光流算法的实时运动检测系统。该系统采用Lucas-Kanade和Farneback两种经典光流算法，结合背景减除、形态学处理、轨迹匹配等计算机视觉技术，实现了对蚊子等小型飞行昆虫的精确检测和轨迹跟踪。系统不仅具备良好的实时性能，还提供了丰富的参数调节功能，能够适应不同的检测环境和目标特征。通过深入分析光流算法的数学原理和实现细节，本文为相关领域的研究者和工程师提供了有价值的技术参考和实践指导。

在技术实现层面，本文开发的系统采用Python语言和OpenCV计算机视觉库，构建了一个完整的图形用户界面，支持实时视频流处理、参数动态调节、多算法对比分析等功能。系统架构采用多线程设计，确保了视频捕获、图像处理、界面显示等模