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视频序列电子稳像技术研究

李凤山  
【摘要】: 电子稳像是一种视频序列稳定技术,由于该技术具有稳像精度高、体积小、重量轻、功耗低以及成本低等优势,已经在各个领域得到了广泛应用。本文对电子稳像技术进行了深入分析和研究,并对实际拍摄视频进行了处理,取得了较好的稳像效果。 电子稳像系统主要是由图像预处理、运动估计和运动补偿三个部分组成。其中图像序列间的运动矢量估计最为关键,它直接决定了电子稳像系统的性能。论文对电子稳像常用算法进行了深入研究,并对目前常用的灰度投影、代表点匹配、位匹配等算法的基本原理进行了深入的研究和探讨,并通过实验仿真比较了上述方法的优缺点。 本文在分析现有电子稳像常用算法的基础上,重点研究了基于感兴趣区域的高斯金字塔光流匹配算法,并将其应用于实际图像序列帧间的运动稳定,取得了较好的实际效果。为了保证算法的有效性,首先确定视频感兴趣区域,再利用高斯金字塔下采样对图像进行处理,利用图像多分辨率分层技术来提高算法的计算速度。根据光流思想,利用误差逼近法求出相邻帧间的仿射变换参数,并利用二维插值算法进行补偿,得到稳定的图像序列。由于帧间运动的补偿方法是影响图像序列平稳性的一个重要因素,直接用运动矢量进行补偿,将会使图像产生跳跃感,本文采用均值滤波的方法来确定各帧的补偿量,实现了图像序列的帧间平滑衔接,提高了动态图像序列的平稳性。最后,为了恢复序列中损失的图像信息,利用视频拼接技术,利用相邻帧的图像信息进行重建处理,弥补了损失的信息,并对算法的稳像效果进行了客观评价。 本文最后利用VC++编程建立了视频序列稳像系统的原始界面。利用该系统对成像系统获取的图像序列进行了稳像处理,图像序列各帧间的峰值信噪比都有了显著提高。实验结果证明了该算法对实际视频的平移、旋转等仿射变换参数能够进行准确估计,对实际视频具有明显的稳像效果。


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