基于塊匹配和直線(xiàn)特征的視頻穩(wěn)像方法研究.pdf

1、隨著視頻設(shè)備的普及，視頻文件隨處可拍。但現(xiàn)在的錄像設(shè)備一般體積小、質(zhì)量輕，錄像時(shí)容易受到外界因素的影響，造成視頻畫(huà)面抖動(dòng)和模糊不清。抖動(dòng)的畫(huà)面對(duì)視頻的進(jìn)一步智能分析和處理造成困難，也影響了欣賞的舒適感，所以有必要對(duì)視頻進(jìn)行維穩(wěn)。視頻穩(wěn)像技術(shù)先后經(jīng)歷了機(jī)械穩(wěn)像、光學(xué)穩(wěn)像和數(shù)字穩(wěn)像三個(gè)階段，隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字穩(wěn)像技術(shù)在軍事和民用方面都得到了廣泛的應(yīng)用。
　　在閱讀了國(guó)內(nèi)外大量的視頻穩(wěn)像文獻(xiàn)后，本文總結(jié)了已有的運(yùn)動(dòng)矢量估計(jì)方法

2、和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償方法，針對(duì)存在平移和旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)的情況給出了兩種穩(wěn)像方法，本文的主要研究工作如下:
　　(1)研究、總結(jié)了現(xiàn)有的數(shù)字穩(wěn)像方法。首先，介紹了抖動(dòng)的形式和針對(duì)抖動(dòng)形式建立的數(shù)學(xué)模型;其次，詳細(xì)介紹了幾種已有的運(yùn)動(dòng)矢量估計(jì)方法;然后，闡述了目前應(yīng)用較多的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償方法，并進(jìn)行了對(duì)比;最后介紹了常用的穩(wěn)像技術(shù)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則。
　　(2)針對(duì)存在平移和旋轉(zhuǎn)的抖動(dòng)視頻，本文給出一種利用分層塊匹配法進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)、采用卡爾曼濾波求補(bǔ)償分量的視

3、頻穩(wěn)像方法。該方法首先根據(jù)視頻尺寸大小構(gòu)造金字塔結(jié)構(gòu)，對(duì)底層的塊的信息量進(jìn)行判斷，以預(yù)先剔除內(nèi)容單調(diào)的區(qū)域塊;其次對(duì)有效塊自頂層往下搜索最佳匹配位置，獲得匹配點(diǎn)對(duì);接著對(duì)匹配點(diǎn)對(duì)采用隨機(jī)采樣一致性法剔除誤匹配點(diǎn)對(duì)，用剩余點(diǎn)對(duì)采用最小二乘法估計(jì)運(yùn)動(dòng)矢量;最后采用卡爾曼濾波獲取抖動(dòng)分量，并對(duì)抖動(dòng)分量進(jìn)行抑制獲得補(bǔ)償分量，從而校正圖像得到穩(wěn)定的視頻輸出。
　　(3)針對(duì)存在平移和旋轉(zhuǎn)的抖動(dòng)視頻，本文又給出一種利用直線(xiàn)特征匹配進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)

4、、采用卡爾曼濾波求補(bǔ)償分量的視頻穩(wěn)像方法。該方法首先采用梯度信息提取直線(xiàn)，構(gòu)造直線(xiàn)特征集，對(duì)檢測(cè)的直線(xiàn)在局部坐標(biāo)下利用梯度向量描述;其次，采用歐氏距離判斷準(zhǔn)則匹配相鄰幀的直線(xiàn)，獲得匹配的直線(xiàn)對(duì)，通過(guò)匹配的直線(xiàn)對(duì)估計(jì)運(yùn)動(dòng)矢量;最后，利用卡爾曼濾波獲取抖動(dòng)分量，并對(duì)抖動(dòng)分量抑制獲得補(bǔ)償分量，從而校正圖像得到穩(wěn)定的視頻輸出。
　　采用不同場(chǎng)景錄制的視頻，對(duì)本文給出的兩種穩(wěn)像方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，并與已有算法進(jìn)行了對(duì)比。計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表