手持成像設(shè)備復(fù)合運(yùn)動(dòng)下的快速電子穩(wěn)像技術(shù)研究.pdf

1、電子穩(wěn)像是一種對(duì)視頻抖動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償抑制的圖像處理技術(shù)，應(yīng)用前景廣闊。電子穩(wěn)像系統(tǒng)通過圖像全局運(yùn)動(dòng)估計(jì)、運(yùn)動(dòng)平滑濾波以及圖像運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償來實(shí)現(xiàn)視頻抖動(dòng)的抑制。本文分別從相機(jī)運(yùn)動(dòng)成像時(shí)視頻幀間運(yùn)動(dòng)模型、圖像運(yùn)動(dòng)估計(jì)、運(yùn)動(dòng)平滑濾波以及運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償方面展開研究，并針對(duì)穩(wěn)像技術(shù)在手持成像設(shè)備中的應(yīng)用，提出了一種新型的快速電子穩(wěn)像方法。
　　首先，本文建立了相機(jī)運(yùn)動(dòng)成像條件下視頻幀間的運(yùn)動(dòng)模型，總結(jié)了電子穩(wěn)像系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與技術(shù)難點(diǎn)。針對(duì)手持成像設(shè)備繞

2、任意中心旋轉(zhuǎn)和大范圍平動(dòng)所導(dǎo)致的視頻幀間復(fù)合運(yùn)動(dòng)，提出了一種旋轉(zhuǎn)中心在圖像中心的幀間運(yùn)動(dòng)等效模型，有效簡(jiǎn)化了穩(wěn)像系統(tǒng)中圖像運(yùn)動(dòng)估計(jì)在算法設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過程中的復(fù)雜性。
　　本文深入分析了基于特征點(diǎn)跟蹤和基于灰度信息匹配的兩類幀間運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法。針對(duì)手持成像設(shè)備視頻幀間的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，基于復(fù)合運(yùn)動(dòng)等效模型提出了一種新型的快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法。該方法采用了圖像局部運(yùn)動(dòng)估計(jì)矢量來實(shí)現(xiàn)幀間旋轉(zhuǎn)角度和平移矢量的快速估計(jì)，并引入了圖像金字塔、采用了改進(jìn)的六

3、邊形搜索算法，在減少整體算法計(jì)算量的同時(shí)增加了運(yùn)動(dòng)估計(jì)的范圍；此外提出了一種錯(cuò)誤局部運(yùn)動(dòng)估計(jì)的剔除方法，增強(qiáng)了算法對(duì)運(yùn)動(dòng)前景或單一灰度層次圖像的魯棒性。
　　針對(duì)圖像平滑濾波技術(shù)，本文重點(diǎn)討論了貝塞爾曲線擬合、均值濾波以及卡爾曼濾波在實(shí)時(shí)電子穩(wěn)像系統(tǒng)中的具體應(yīng)用，通過實(shí)驗(yàn)仿真對(duì)比，論證了在手持成像設(shè)備穩(wěn)像系統(tǒng)中，卡爾曼濾波在濾波效果和實(shí)時(shí)性方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。針對(duì)圖像運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償方法，本文詳細(xì)闡述了兩種圖像補(bǔ)償方式：直接法和累加法，并對(duì)

4、補(bǔ)償過程中所采用的圖像灰度插值技術(shù)進(jìn)行了分析。
　　最后，考慮到手持成像設(shè)備的視頻幀間運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)以及對(duì)穩(wěn)像系統(tǒng)的時(shí)效性要求，本文提出了一種基于圖像復(fù)合運(yùn)動(dòng)等效模型的快速電子穩(wěn)像方法。該方法采用了基于等效運(yùn)動(dòng)模型的運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，并結(jié)合卡爾曼濾波和基于累加法的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償方式，實(shí)現(xiàn)了抖動(dòng)圖像序列的實(shí)時(shí)穩(wěn)定與輸出。在MATLAB環(huán)境下，本文對(duì)上述穩(wěn)像方法進(jìn)行了算法實(shí)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該方法在視頻抖動(dòng)穩(wěn)定范圍、時(shí)效性等方面較現(xiàn)有主流方法具有明顯