電子穩(wěn)像理論及其應(yīng)用研究.pdf

1、西安電子科技大學(xué)博士學(xué)位論文電子穩(wěn)像理論及其應(yīng)用研究姓名：朱娟娟申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：電路與系統(tǒng)指導(dǎo)教師：郭寶龍200901018(3)針對(duì)視頻序列的大平移抖動(dòng)，傳統(tǒng)整幅圖像的投影算法難以克服局部運(yùn)動(dòng)物體的影響，且其全相關(guān)搜索策略。會(huì)造成計(jì)算時(shí)間浪費(fèi)的問(wèn)題，本文提出了一種基于分區(qū)快速投影FPA(FastProjecfionAlgorithm)的電子穩(wěn)像算法。首先，對(duì)圖像進(jìn)行直方圖均衡化，以增強(qiáng)圖像的對(duì)比度；然后對(duì)圖像進(jìn)行分區(qū)投影運(yùn)動(dòng)估

2、計(jì)，排除局部運(yùn)動(dòng)區(qū)域的影響；同時(shí)，在投影曲線相關(guān)搜索時(shí)，提出了三點(diǎn)自適應(yīng)搜索策略，使得搜索快速沿著正確的方向找到極小值點(diǎn)：然后對(duì)各子區(qū)域運(yùn)動(dòng)矢量進(jìn)行中值濾波，確定最終的全局運(yùn)動(dòng)矢量；最后對(duì)檢測(cè)的幀間平移運(yùn)動(dòng)進(jìn)行自適應(yīng)均值濾波，并結(jié)合運(yùn)動(dòng)矢量修正措施來(lái)進(jìn)行圖像的補(bǔ)償，以實(shí)現(xiàn)大平移抖動(dòng)的去除。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，算法檢測(cè)每幀大平移運(yùn)動(dòng)的平均時(shí)間12ms，比經(jīng)典塊匹配全搜索提高了10倍，其精度與傳統(tǒng)投影算法幾乎一致，而計(jì)算量?jī)H為1／3，且分區(qū)處理提

3、高全局運(yùn)動(dòng)估計(jì)精度，同時(shí)在補(bǔ)償時(shí)考慮攝像系統(tǒng)可能的掃描分量，去除抖動(dòng)同時(shí)跟隨掃描運(yùn)動(dòng)。(4)針對(duì)視頻序列的復(fù)雜抖動(dòng)如平移、旋轉(zhuǎn)和變焦運(yùn)動(dòng)，傳統(tǒng)特征點(diǎn)提取易過(guò)于集中于前景運(yùn)動(dòng)物體上，匹配步驟復(fù)雜導(dǎo)致速度過(guò)慢，且將所有特征點(diǎn)直接代入?yún)?shù)計(jì)算，從而導(dǎo)致局部點(diǎn)和誤匹配點(diǎn)影響計(jì)算精度的問(wèn)題，本文提出了基于特征點(diǎn)迭代的電子穩(wěn)像算法GPI(GlobalPointsIteration)。利用Harris算子分區(qū)均勻提取參考幀中的特征點(diǎn)，然后采用特征窗匹

4、配以提高匹配速度；并結(jié)合攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)方式，對(duì)特征點(diǎn)進(jìn)行預(yù)處理，來(lái)確定候選全局特征點(diǎn)對(duì)，減少無(wú)效特征點(diǎn)對(duì)的不利影響；再通過(guò)最d乘解的迭代運(yùn)算，逐步去除位置誤差較大的點(diǎn)對(duì)，從而大大提高了全局運(yùn)動(dòng)估計(jì)的精度；最后文中設(shè)計(jì)了一種基于自適應(yīng)Kalman濾波的全景圖像補(bǔ)償方法，確定抖動(dòng)參數(shù)并結(jié)合圖像拼接技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)全景補(bǔ)償，提高輸出視頻的穩(wěn)定性和完整性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法對(duì)特征點(diǎn)的預(yù)處理和迭代步驟，保證了運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的全局性，具有較高的精度，與真實(shí)值的誤

5、差在很小范圍內(nèi)(水平垂直方向均小于O5像素)，且補(bǔ)償結(jié)果能夠?qū)崟r(shí)跟隨攝像系統(tǒng)的掃描運(yùn)動(dòng)，輸出穩(wěn)定完整的視頻序列。(5)將電子穩(wěn)像的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)，針對(duì)攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的視頻序列，其運(yùn)動(dòng)目標(biāo)實(shí)時(shí)檢測(cè)存在的主要問(wèn)題是：幀間直接差分不利于前景運(yùn)動(dòng)的保留；簡(jiǎn)單閩值判斷不能自適應(yīng)分割運(yùn)動(dòng)區(qū)域，本文結(jié)合人眼的視覺(jué)特性提出了一種基于幀間補(bǔ)償?shù)目勺儔K差分算法VCBD(VariantCompensatedBlock’sDifference)