基于塊匹配和局部子空間的視頻穩(wěn)像方法研究.pdf

1、隨著電子技術(shù)的發(fā)展，各種攝像設(shè)備已廣泛普及。由于外部環(huán)境的影響或非專業(yè)拍攝等因素，攝像設(shè)備容易發(fā)生不同形式的不規(guī)則運動，導(dǎo)致視頻存在抖動。視頻抖動會直接影響視頻的觀感體驗，并會極大干擾進(jìn)一步的視頻分析以及技術(shù)處理，如人臉識別、目標(biāo)跟蹤等。目前數(shù)字視頻穩(wěn)像技術(shù)已經(jīng)有了快速發(fā)展，并廣泛應(yīng)用到了軍用、民用等各個領(lǐng)域。
　　本文在閱讀了大量國內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)了當(dāng)前視頻穩(wěn)像的研究現(xiàn)狀，并基于已有穩(wěn)像技術(shù)給出了基于塊匹配和基于局部子空間

2、的兩種穩(wěn)像方法，本文的主要研究工作如下:
　　(1)本文對國內(nèi)外已有的穩(wěn)像算法進(jìn)行了研究總結(jié)。首先，介紹了圖像變換的基本原理以及數(shù)學(xué)模型;其次，對已有的2D穩(wěn)像經(jīng)典算法進(jìn)行了詳細(xì)描述，包括運動估計和運動補(bǔ)償兩部分;最后，介紹了3D穩(wěn)像的基本原理和算法，并具體敘述了基于圖像內(nèi)容不變性的圖像重建技術(shù)(Content-Preserving Warps，CPW)。
　　(2)本文給出了利用分層塊匹配進(jìn)行運動估計并采用改進(jìn)卡爾曼濾波方

3、法進(jìn)行補(bǔ)償?shù)膶崟r視頻穩(wěn)像方法。在運動估計部分，該方法在圖像中選取特征明顯的圖像塊，利用分層塊匹配法對圖像塊進(jìn)行匹配以保證運算速度和精度，并加入M估計采樣一致性(M-estimator Sample Consensus，MSAC)算法剔除錯誤匹配塊，利用最小二乘算法計算圖像運動矢量。在運動補(bǔ)償部分，提出了一種改進(jìn)的卡爾曼濾波算法，可以同時保證輸出運動路徑的平滑性以及對原曲線的跟蹤效果。該方法能夠?qū)崟r處理，并可以達(dá)到較好的視頻穩(wěn)像結(jié)果。

4、r>　　(3)本文另外給出了基于加速KAZE(Accelerated-KAZE，AKAZE)特征提取及局部子空間算法的數(shù)字穩(wěn)像方法。該方法首先提取AKAZE特征計算視頻中的運動軌跡以保證軌跡提取的準(zhǔn)確性;其次，針對直接對所有運動軌跡平滑并輸出所造成的圖像扭曲及視頻幀間不連貫的現(xiàn)象，采用局部子空間方式對原軌跡矩陣進(jìn)行分解處理，提取出特征軌跡并對其進(jìn)行高斯濾波;最后，使用CPW算法對圖像進(jìn)行重建，得到輸出視頻。該方法可以達(dá)到較理想的視頻穩(wěn)像