基于块匹配的数字视频稳像系统

【摘要】：人类获取的信息百分之八十来源于眼睛视觉。随着多媒体技术和信息处理技术的发展,数字图像处理在实际中得到了广泛应用。在便携式图像产品中,视频图像采集时常产生晃动,从而使得视频图像模糊不清,为此,需要采用稳像技术来提高图像质量。 根据视频稳像采用的硬件设备以及技术手段不同,可将稳像技术划分为三类：机械平台稳像技术、机身光学稳像技术和电子稳像技术稳像技术。数字视频稳像是借助计算机,通过数字图像处理相关算法,对动态视频帧进行运动估计,判断与去除随机抖动,以输出稳定的视频帧序列。数字视频稳像具有精度高、速度快、方法灵活等优点。 本文主要研究数字视频稳像技术,重点研究了运动估计模块中的块匹配算法、灰度投影算法和特征角点算法,并基于块匹配全搜索法提出一种基于运动预判的改进算法。在运动补偿模块,对卡尔曼滤波、曲线拟合法、低通滤波补偿法和阻尼系数补偿法进行研究,选取卡尔曼滤波作为运动补偿模块对全局运动偏移量进行高频去抖,给出了自适应卡尔曼滤波方法。 本文在VC++编程框架下,实现了上述数字视频稳定技术,并用三种不同运动模式模拟实际拍摄进行了测试。实验结果表明,从时效性考虑,灰度投影法实时性强,块匹配法次之,特征值法计算量最大,且基于块匹配改进的算法在保证稳像效果基本不变的前提下,可减少15%-30%计算量。此外,改进的自适应滤波运动补偿算法具有更好的跟踪性能。