基于特征匹配的電子穩(wěn)像算法研究.pdf

1、隨著計算機(jī)及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，圖像和視頻作為信息載體的應(yīng)用也越來越廣泛。攝像設(shè)備在采集過程中的不規(guī)則運動造成的視頻序列的不穩(wěn)定，不但會大幅度降低視頻質(zhì)量和視覺效果，也會嚴(yán)重影響后期的圖像信息處理。電子穩(wěn)像作為高精度低成本的穩(wěn)像技術(shù)，已經(jīng)成為當(dāng)今數(shù)字圖像處理領(lǐng)域的熱門研究方向之一。
　　本文對視頻序列抖動的產(chǎn)生原理進(jìn)行分析，并對電子穩(wěn)像的原理、關(guān)鍵技術(shù)以及系統(tǒng)構(gòu)成模塊進(jìn)行研究，在分析傳統(tǒng)電子穩(wěn)像算法的基礎(chǔ)上，針對基于特征匹配的電

2、子穩(wěn)像算法計算量大且運算時間長的問題，提出了一種改進(jìn)的穩(wěn)像算法，以減少算法的計算量和運算時間。電子穩(wěn)像算法主要分為運動估計、運動濾波、運動補(bǔ)償三個模塊，本文對這三部分的關(guān)鍵算法進(jìn)行了深入的研究，具體的研究內(nèi)容及主要成果如下：
　　在運動估計階段，首先利用折半查找自動確定閾值的方法處理兩幅圖中檢測到的FAST特征點，然后通過BRIEF算法對檢測到的特征點進(jìn)行描述，再利用漢明距離對兩幅圖像的特征點進(jìn)行匹配。為了解決直接匹配得到的誤匹配

3、過多的問題，本文引入k近鄰匹配算法，并在算法的基礎(chǔ)上添加對稱性篩選步驟來消除絕大多數(shù)錯誤匹配，再利用RANSAC算法篩除局部運動的匹配點對，計算更準(zhǔn)確的全局運動矢量。
　　在運動濾波階段，利用卡爾曼濾波器對全局運動矢量進(jìn)行處理，將抖動分量作為噪聲，通過遞推估計系統(tǒng)最佳狀態(tài)的方法過濾噪聲，得到平滑的主觀掃描分量，實現(xiàn)對全局運動矢量中主觀掃描分量和抖動分量的有效分離。
　　在運動補(bǔ)償階段，采用后向雙線性插值算法對圖像像素進(jìn)行重建

4、。通過分析現(xiàn)有的兩種無定義區(qū)處理方式，采用一種新的補(bǔ)償方式填補(bǔ)圖像中的黑色無定義區(qū)域，由于結(jié)合了當(dāng)前幀和參考幀的圖像信息，穩(wěn)定后的圖像不再存在信息缺失。
　　最后，使用VC++編程實現(xiàn)了本文算法，并完成了算法的仿真與驗證。實驗結(jié)果表明，本文的電子穩(wěn)像算法較好地滿足了穩(wěn)像的需要，與經(jīng)典的基于特征匹配的電子穩(wěn)像算法相比，具有良好的穩(wěn)定效果，較少的計算量及較短的運算時間。本文提出的改進(jìn)的基于特征匹配的電子穩(wěn)像算法，實現(xiàn)了對不穩(wěn)定視頻序列