高精度特征配準(zhǔn)的圖像序列穩(wěn)定算法研究.pdf

1、目前，電子穩(wěn)像技術(shù)EIS(Electronic Image Stabilization)是視頻處理、計(jì)算機(jī)視覺(jué)等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。由于具有穩(wěn)像精度高、體積小、重量輕、功耗低以及成本低等優(yōu)點(diǎn)，它在軍事和民用領(lǐng)域中都有著非常廣闊的應(yīng)用前景。電子穩(wěn)像的關(guān)鍵技術(shù)包括運(yùn)動(dòng)估計(jì)和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，其中，序列幀間的運(yùn)動(dòng)估計(jì)是電子穩(wěn)像的基礎(chǔ)。因此人們進(jìn)行了大量的研究，提出了多種不同的運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法。
　　 本論文在分析各經(jīng)典算法優(yōu)劣的基礎(chǔ)上，對(duì)電子穩(wěn)像的各

2、項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究和探討，并提出一種基于特征匹配的電子穩(wěn)像算法，具有一定學(xué)術(shù)價(jià)值與實(shí)用價(jià)值。主要研究?jī)?nèi)容概括如下：
　　 ①本論文對(duì)電子穩(wěn)像技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展及常用方法進(jìn)行回顧和總結(jié)。闡述了電子穩(wěn)像的基本原理、基本方法和處理過(guò)程，并討論了其實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)。介紹了電子穩(wěn)像中幾種常見(jiàn)的典型算法，分析了各算法的優(yōu)缺點(diǎn)。著重指出，由于能夠處理圖像序列幀間的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，基于特征的方法是電子穩(wěn)像的重要算法。本論文就是采用基于特征的方法。<

3、br>　　 ②運(yùn)動(dòng)估計(jì)是通過(guò)對(duì)圖像進(jìn)行分析，估算攝像機(jī)的全局運(yùn)動(dòng)參數(shù)。如何提高運(yùn)動(dòng)估計(jì)的效率和精度是電子穩(wěn)像技術(shù)研究的重點(diǎn)。本論文針對(duì)攝像機(jī)在復(fù)雜運(yùn)動(dòng)環(huán)境中的視頻穩(wěn)定，提出一種基于邊緣圖像配準(zhǔn)的高精度電子穩(wěn)像方法。該方法首先同時(shí)檢測(cè)圖像的邊緣和邊緣上的角點(diǎn)特征；然后，利用匹配點(diǎn)對(duì)引導(dǎo)邊緣匹配，并篩選適量分布均勻的匹配點(diǎn)對(duì)求取初始全局運(yùn)動(dòng)估計(jì)；最后，改進(jìn)粒子濾波器以對(duì)邊緣圖像進(jìn)行配準(zhǔn)來(lái)獲得精確全局運(yùn)動(dòng)參數(shù)，進(jìn)一步提高了運(yùn)動(dòng)估計(jì)的精度。<

4、br>　　 ③對(duì)于存在自主掃描的穩(wěn)像系統(tǒng)，首先要判斷并分離攝像機(jī)的自主掃描和隨機(jī)抖動(dòng)。本論文根據(jù)Kalman 濾波的基本原理，結(jié)合所提出的圖像數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)出對(duì)攝像機(jī)全局運(yùn)動(dòng)矢量進(jìn)行平滑以分離抖動(dòng)和自主掃描的Kalman 濾波器。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法在去除高頻抖動(dòng)的同時(shí)能較好地保留攝像機(jī)的自主掃描。
　　 ④針對(duì)圖像抖動(dòng)補(bǔ)償后產(chǎn)生的“未定義區(qū)域”，分析了傳統(tǒng)的處理方法——圖像裁剪和拼接的各自特點(diǎn)。本論文將圖像拼接技術(shù)用于“未定義