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通过局部的三维非刚体运动估计进而达到全局估计结果是三维非刚体运动估计中的重要方法。本文提出了在单目图像序列中利用正则化的手段解决局部的三维非刚体运动估计。首先,在帧间特征点匹配已确立的前提下,利用仿射运动模型并结合中心投影方式提出了运动估计的最小二乘模型;然后针对三维运动估计的不适定性提出了正则化的运动估计方法,以正则化的形式融入运动的先验知识,使运动估计的结果更具鲁棒性;最后利用Levenberg-Marquart方法实现运动参数的求解。仿真图像序列的实验反映了本文方法的有效性。