抖動(dòng)視頻的電子穩(wěn)像技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著視頻攝像技術(shù)在人們?nèi)粘Ｉ钪械膹V泛應(yīng)用，穩(wěn)像技術(shù)也逐漸開始成為人們注意的焦點(diǎn)。在攝像的過(guò)程中，無(wú)論是手持拍攝設(shè)備，還是其他裝載攝像設(shè)備，常會(huì)因?yàn)檩d體的抖動(dòng)，使在拍攝的視頻中，觀察目標(biāo)在圖像中的位置劇烈抖動(dòng)，從而使觀察者感覺疲勞，影響觀察者的判斷力和觀察的精度。因此需要對(duì)視頻進(jìn)行穩(wěn)像處理。近年來(lái)，圖像傳感器技術(shù)、大規(guī)模集成電路技術(shù)、現(xiàn)代信號(hào)處理技術(shù)的迅猛發(fā)展，使得穩(wěn)像技術(shù)逐漸步入電子穩(wěn)像的發(fā)展方向。電子穩(wěn)像的目的是解決視頻各幀圖像之間

2、的不穩(wěn)定問題，它通過(guò)檢測(cè)視頻序列各幀圖像間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)矢量，采用圖像處理技術(shù)矯正圖像，輸出穩(wěn)定的圖像序列。
　　為提高抖動(dòng)視頻電子穩(wěn)像系統(tǒng)的穩(wěn)定效果和處理速度，本文以電子穩(wěn)像系統(tǒng)中核心的運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊和平滑濾波模塊為研究重點(diǎn)，結(jié)合抖動(dòng)視頻中圖像序列旋轉(zhuǎn)和平移抖動(dòng)劇烈而縮放運(yùn)動(dòng)不明顯的特點(diǎn)，以保持對(duì)旋轉(zhuǎn)抖動(dòng)的處理效果為前提，以降低系統(tǒng)計(jì)算復(fù)雜度為目的，提出了一種基于Harris角點(diǎn)和改進(jìn)Hu矩的電子穩(wěn)像算法。本文的主要工作有:
　

3、　第一，本文提出了一種基于Harris角點(diǎn)和改進(jìn)Hu矩的電子穩(wěn)像算法。算法先檢測(cè)視頻每幀圖像的Harris角點(diǎn)作為特征點(diǎn)，并計(jì)算其鄰域圖像的改進(jìn)的Hu幾何不變矩作為對(duì)應(yīng)的特征向量，再以仿射變換為模型，通過(guò)特征點(diǎn)的匹配計(jì)算前后幀的相對(duì)運(yùn)動(dòng)參數(shù)，從而計(jì)算出圖像序列的運(yùn)動(dòng)軌跡，然后加以相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)平滑補(bǔ)償，最后得出保留鏡頭正常運(yùn)動(dòng)信息的穩(wěn)定的視頻圖像序列。
　　第二，通過(guò)仿真對(duì)比實(shí)驗(yàn)，評(píng)估本文提出算法的性能。本文選取具有代表性的基于Har

4、ris角點(diǎn)塊特征匹配算法和基于SIFT(Scale Invariant Feature Transform)特征的穩(wěn)像算法作為比較對(duì)象，在Matlab平臺(tái)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，從特征匹配準(zhǔn)確率、算法復(fù)雜度、特征檢測(cè)用時(shí)、特征描述用時(shí)以及特征匹配用時(shí)等方面對(duì)算法性能進(jìn)行了對(duì)比分析。
　　第三，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用需求，編寫了軟件系統(tǒng)中電子穩(wěn)像應(yīng)用的核心算法模塊代碼。本文基于OpenCV計(jì)算機(jī)視覺庫(kù)，用C/C++編寫了電子穩(wěn)像應(yīng)用中運(yùn)動(dòng)估計(jì)、平滑濾波

5、和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償模塊的核心代碼，在Linux系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了程序應(yīng)用，并針對(duì)Android上的電子穩(wěn)像應(yīng)用設(shè)計(jì)了程序?qū)哟慰蚣芎徒涌诙x，移植了核心算法模塊的程序代碼，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)手持Android設(shè)備上的電子穩(wěn)像應(yīng)用提供了框架基礎(chǔ)和核心代碼支持。
　　本文實(shí)驗(yàn)表明，在視頻圖像幀間存在旋轉(zhuǎn)、平移和輕微縮放的情況下，本文算法能有效降低特征匹配的計(jì)算量，且保持良好的匹配效果。而本文編寫的基于OpenCV的C/C++核心代碼以及Linux下的應(yīng)用程