电子稳像系统主要算法研究(可复制论文).pdf

┟璐摘要论文题目:业:研究生指导教师:电子稳像系统主要算法研究信号与信息处理高晓明王安义┟关键词:电子稳像,运动估计,运动补偿,特征点研究类型:理论研究专电子稳像是新一代的稳像方法,它利用计算机图像处理技术实现图像序列的稳定。因为具有稳像精度高、体积小、重量轻、功耗低以及成本低等优点,它在军事和民用中都有广泛的应用前景。电子稳像的关键步骤就是运动估计和运动补偿。如何提高运动估计的效率和精度,如何判断并分离摄像机的场景拍摄和随机抖动,使运动补偿能够实时准确的稳定视频序列,是目前研究的热点。另外,如何对稳定效果作一个客观评价,需要制定一个统一的标准。本文分析了电子稳像算法的基本原理和主要方法,重点研究了用于电子稳像系统的各种运动估计和补偿算法,总结了各算法的应用背景。首先,对于处理摄像机平移运动,分析了一些较为典型的块匹配运动估计算法、灰度位平面匹配算法和基于图像灰度总体变化信息的投影算法;并提出了一种基于投影法的稳像算法:带运动矢量修正的投影算法。它充分利用了图像灰度的总体信息,只需利用灰度的行列投影做一次互相关运算,就可以得到运动参数值,大大提高了运动估计的速度;另外,通过运动矢量修正措施,防止了补偿最开始的错误向后续帧的传播。实验结果表明,该算法可以明显减轻摄像系统的平移抖动,且能实时跟随真实扫描场景。其次,对于处理摄像机的旋转和变焦运动,分析了特征匹配算法,提出了一种基于特征点匹配的电子稳像算法。该算法提取图像的特征点咴档,利用模板匹配的思想,以每一特征点为中心,建立特征窗;同时为了保证估计精度,通过匹配验证技术,很好地解决了特征匹配过程中出现的误匹配问题;补偿参数为当前运动矢量与平滑运动矢量之差,补偿每一当前帧得到整个稳定序列。实验结果表明,该算法可以有效去除摄像系统的旋转抖动,实时稳定视频序列。
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学位论文作者躲为醐指导教师躲御妻料技大学日期:』学年勿月竹日学位论文知识产权声明书学位论文独创性说明本人郑重声明:所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及其取得研究成果。尽我所知,除了文中加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得西安科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。本人完全了解学校有关保护知识产权的规定,即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安科技大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时本人保证,毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律注明作者单位为西安科技大学。保密论文待解密后适用本声明。学位论文作者签名
,摄像平台变得越来越多样化。通过车载摄像系统、手持摄影设备、飞机或者舰船摄影平台等得到的视频信号往往会因为摄像机的运动而发生抖动。视频抖动不仅会影响视觉效果,容易使观看者产生晕眩进而导致误判和漏判,并且给进一步的图像处理带来困难。如何将这些视频信号转化为高质量的稳定视频具有图像稳定技术就是要稳定观察图像序列,要达到这个目的,就要实现摄像机、导引头、火控武器的瞄准线等的稳定。引起摄像系统光轴与目标之间的角运动有两种情况:一种是目标的运动,另一种是载体的运动。通常摄像时目标距离摄像机较远,因目标运动而造成的相对运动较小;然而载体姿态的变化会完全传递给摄像系统的瞄准线,其造成的相对角速度很大。两者相比,前一个因素可以忽略,所以,稳像系统一般都只考虑隔离载体的运动。近几十年来,稳像技术【圃谖淦飨低成系玫搅似毡榈挠τ茫哟笮偷闹频迹鹂叵统到小型的自寻的导引头,都广泛采用了稳像技术。稳像技术的应用,消除了运动载体对像面的影响,使这些武器系统的运动攻击性能和其他作战指标得以显著提高。按照稳像作用原理来分,常用的稳像装置可以分为三类:机械式稳像,光学稳像和凳轿认瘢涸谝恍┐笮偷奈淦飨低持校鲆瞧靼沧坝谝桓鑫榷ǖ钠教上,从而达到稳定的目的。而对于一些小型导弹导引头或者电视摄像头,只是将整个光学系统稳定起来【。这些系统中使用机电的方法来达到稳像的目的,因此称为机械式稳像。这种系统像面是运动的,为后续图像处理系统增加了困难。庋认瘢涸谝恍┕庋б瞧髦杏霉庋У姆椒ㄊ迪滞枷竦奈榷ǎ莆9庋认,是在光路中设置一些光学元件作为对不稳定图像的补偿。光学稳像方法不需要将整个仪器或者光学系