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(yùn)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(yàn)，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(yùn)動估計(jì)和運(yùn)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(yùn)動估計(jì)并采用改進(jìn)卡爾曼濾波方

3、法進(jìn)行補(bǔ)償?shù)膶?shí)時視頻穩(wěn)像方法。在運(yùn)動估計(jì)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(yùn)算速度和精度，并加入M估計(jì)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(jì)算圖像運(yùn)動矢量。在運(yùn)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(yùn)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(jì)算視頻中的運(yùn)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(yùn)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