基于特征匹配的電子穩(wěn)像算法研究.pdf

1、隨著計(jì)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(lái)越廣泛。攝像設(shè)備在采集過(guò)程中的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)造成的視頻序列的不穩(wěn)定，不但會(huì)大幅度降低視頻質(zhì)量和視覺(jué)效果，也會(huì)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(mén)研究方向之一。
　　本文對(duì)視頻序列抖動(dòng)的產(chǎn)生原理進(jìn)行分析，并對(duì)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(duì)基于特征匹配的電

2、子穩(wěn)像算法計(jì)算量大且運(yùn)算時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題，提出了一種改進(jìn)的穩(wěn)像算法，以減少算法的計(jì)算量和運(yùn)算時(shí)間。電子穩(wěn)像算法主要分為運(yùn)動(dòng)估計(jì)、運(yùn)動(dòng)濾波、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償三個(gè)模塊，本文對(duì)這三部分的關(guān)鍵算法進(jìn)行了深入的研究，具體的研究?jī)?nèi)容及主要成果如下：
　　在運(yùn)動(dòng)估計(jì)階段，首先利用折半查找自動(dòng)確定閾值的方法處理兩幅圖中檢測(cè)到的FAST特征點(diǎn)，然后通過(guò)BRIEF算法對(duì)檢測(cè)到的特征點(diǎn)進(jìn)行描述，再利用漢明距離對(duì)兩幅圖像的特征點(diǎn)進(jìn)行匹配。為了解決直接匹配得到的誤匹配

3、過(guò)多的問(wèn)題，本文引入k近鄰匹配算法，并在算法的基礎(chǔ)上添加對(duì)稱性篩選步驟來(lái)消除絕大多數(shù)錯(cuò)誤匹配，再利用RANSAC算法篩除局部運(yùn)動(dòng)的匹配點(diǎn)對(duì)，計(jì)算更準(zhǔn)確的全局運(yùn)動(dòng)矢量。
　　在運(yùn)動(dòng)濾波階段，利用卡爾曼濾波器對(duì)全局運(yùn)動(dòng)矢量進(jìn)行處理，將抖動(dòng)分量作為噪聲，通過(guò)遞推估計(jì)系統(tǒng)最佳狀態(tài)的方法過(guò)濾噪聲，得到平滑的主觀掃描分量，實(shí)現(xiàn)對(duì)全局運(yùn)動(dòng)矢量中主觀掃描分量和抖動(dòng)分量的有效分離。
　　在運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償階段，采用后向雙線性插值算法對(duì)圖像像素進(jìn)行重建

4、。通過(guò)分析現(xiàn)有的兩種無(wú)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(wú)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(shí)現(xiàn)了本文算法，并完成了算法的仿真與驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)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(jì)算量及較短的運(yùn)算時(shí)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(shí)現(xiàn)了對(duì)不穩(wěn)定視頻序列