電子穩(wěn)像理論及其應(yīng)用研究.pdf

1、西安電子科技大學(xué)博士學(xué)位論文電子穩(wěn)像理論及其應(yīng)用研究姓名：朱娟娟申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：電路與系統(tǒng)指導(dǎo)教師：郭寶龍200901018(3)針對視頻序列的大平移抖動，傳統(tǒng)整幅圖像的投影算法難以克服局部運動物體的影響，且其全相關(guān)搜索策略。會造成計算時間浪費的問題，本文提出了一種基于分區(qū)快速投影FPA(FastProjecfionAlgorithm)的電子穩(wěn)像算法。首先，對圖像進行直方圖均衡化，以增強圖像的對比度；然后對圖像進行分區(qū)投影運動估

2、計，排除局部運動區(qū)域的影響；同時，在投影曲線相關(guān)搜索時，提出了三點自適應(yīng)搜索策略，使得搜索快速沿著正確的方向找到極小值點：然后對各子區(qū)域運動矢量進行中值濾波，確定最終的全局運動矢量；最后對檢測的幀間平移運動進行自適應(yīng)均值濾波，并結(jié)合運動矢量修正措施來進行圖像的補償，以實現(xiàn)大平移抖動的去除。實驗結(jié)果表明，算法檢測每幀大平移運動的平均時間12ms，比經(jīng)典塊匹配全搜索提高了10倍，其精度與傳統(tǒng)投影算法幾乎一致，而計算量僅為1／3，且分區(qū)處理提

3、高全局運動估計精度，同時在補償時考慮攝像系統(tǒng)可能的掃描分量，去除抖動同時跟隨掃描運動。(4)針對視頻序列的復(fù)雜抖動如平移、旋轉(zhuǎn)和變焦運動，傳統(tǒng)特征點提取易過于集中于前景運動物體上，匹配步驟復(fù)雜導(dǎo)致速度過慢，且將所有特征點直接代入?yún)?shù)計算，從而導(dǎo)致局部點和誤匹配點影響計算精度的問題，本文提出了基于特征點迭代的電子穩(wěn)像算法GPI(GlobalPointsIteration)。利用Harris算子分區(qū)均勻提取參考幀中的特征點，然后采用特征窗匹

4、配以提高匹配速度；并結(jié)合攝像機運動方式，對特征點進行預(yù)處理，來確定候選全局特征點對，減少無效特征點對的不利影響；再通過最d乘解的迭代運算，逐步去除位置誤差較大的點對，從而大大提高了全局運動估計的精度；最后文中設(shè)計了一種基于自適應(yīng)Kalman濾波的全景圖像補償方法，確定抖動參數(shù)并結(jié)合圖像拼接技術(shù)來實現(xiàn)全景補償，提高輸出視頻的穩(wěn)定性和完整性。實驗結(jié)果表明，該算法對特征點的預(yù)處理和迭代步驟，保證了運動檢測的全局性，具有較高的精度，與真實值的誤

5、差在很小范圍內(nèi)(水平垂直方向均小于O5像素)，且補償結(jié)果能夠?qū)崟r跟隨攝像系統(tǒng)的掃描運動，輸出穩(wěn)定完整的視頻序列。(5)將電子穩(wěn)像的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用于運動目標(biāo)檢測，針對攝像機運動目標(biāo)運動的視頻序列，其運動目標(biāo)實時檢測存在的主要問題是：幀間直接差分不利于前景運動的保留；簡單閩值判斷不能自適應(yīng)分割運動區(qū)域，本文結(jié)合人眼的視覺特性提出了一種基于幀間補償?shù)目勺儔K差分算法VCBD(VariantCompensatedBlock’sDifference)