手持成像設備復合運動下的快速電子穩(wěn)像技術研究.pdf

1、電子穩(wěn)像是一種對視頻抖動進行補償抑制的圖像處理技術，應用前景廣闊。電子穩(wěn)像系統(tǒng)通過圖像全局運動估計、運動平滑濾波以及圖像運動補償來實現視頻抖動的抑制。本文分別從相機運動成像時視頻幀間運動模型、圖像運動估計、運動平滑濾波以及運動補償方面展開研究，并針對穩(wěn)像技術在手持成像設備中的應用，提出了一種新型的快速電子穩(wěn)像方法。
　　首先，本文建立了相機運動成像條件下視頻幀間的運動模型，總結了電子穩(wěn)像系統(tǒng)的基本結構與技術難點。針對手持成像設備繞

2、任意中心旋轉和大范圍平動所導致的視頻幀間復合運動，提出了一種旋轉中心在圖像中心的幀間運動等效模型，有效簡化了穩(wěn)像系統(tǒng)中圖像運動估計在算法設計和實現過程中的復雜性。
　　本文深入分析了基于特征點跟蹤和基于灰度信息匹配的兩類幀間運動估計方法。針對手持成像設備視頻幀間的復合運動，基于復合運動等效模型提出了一種新型的快速運動估計方法。該方法采用了圖像局部運動估計矢量來實現幀間旋轉角度和平移矢量的快速估計，并引入了圖像金字塔、采用了改進的六

3、邊形搜索算法，在減少整體算法計算量的同時增加了運動估計的范圍；此外提出了一種錯誤局部運動估計的剔除方法，增強了算法對運動前景或單一灰度層次圖像的魯棒性。
　　針對圖像平滑濾波技術，本文重點討論了貝塞爾曲線擬合、均值濾波以及卡爾曼濾波在實時電子穩(wěn)像系統(tǒng)中的具體應用，通過實驗仿真對比，論證了在手持成像設備穩(wěn)像系統(tǒng)中，卡爾曼濾波在濾波效果和實時性方面具有顯著優(yōu)勢。針對圖像運動補償方法，本文詳細闡述了兩種圖像補償方式：直接法和累加法，并對

4、補償過程中所采用的圖像灰度插值技術進行了分析。
　　最后，考慮到手持成像設備的視頻幀間運動特點以及對穩(wěn)像系統(tǒng)的時效性要求，本文提出了一種基于圖像復合運動等效模型的快速電子穩(wěn)像方法。該方法采用了基于等效運動模型的運動估計方法，并結合卡爾曼濾波和基于累加法的運動補償方式，實現了抖動圖像序列的實時穩(wěn)定與輸出。在MATLAB環(huán)境下，本文對上述穩(wěn)像方法進行了算法實現，實驗結果表明：該方法在視頻抖動穩(wěn)定范圍、時效性等方面較現有主流方法具有明顯