基于特征光流的电子稳像技术研究

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1、硕士学位论文基于特征光流的电子稳像技术研究RESEARCHONELECTRONICIMAGESTABILIZATIONBASEDONFEATUREOPTICALFLOW刘广龙哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TN29学校代码：10213国际图书分类号：621.38密级：公开工学硕士学位论文基于特征光流的电子稳像技术研究硕士研究生：：刘广龙导师：曾鸣教授申请学位：工学硕士学科：控制科学与工程所在单位：航天学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN29U.D.C:621.38DissertationfortheMasterDegreei

2、nEngineeringRESEARCHONELECTRONICIMAGESTABILIZATIONBASEDONFEATUREOPTICALFLOWCandidate：LiuGuangLongSupervisor：Prof.ZengMingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlScienceandEngineeringAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInst

3、ituteofTechnology摘要摘要电子稳像技术是计算机视觉的热门研究领域，它能够处理摄像载体拍摄视频的画面抖动问题，提高视频的清晰度和稳定性，在军事领域和民用领域都已经广泛应用。由于载体姿态变化或抖动的影响，载体上的摄像系统拍摄出的视频会出现不稳定、模糊的现象。电子稳像技术是应用图像处理的方法，计算出图像的偏移大小并进行运动补偿，去除图像的抖动，最终获得稳定的视频。电子稳像技术比机械和光学稳像优点更加突出，在同等条件下，能够输出更加稳定的视频序列。运动估计、运动滤波和运动补偿是电子稳像技术研究中的重要环节，也是本文研究的重点，研究各个环节的基本原理并做出相应的改进。第2章推导了相机的

4、成像原理，建立相邻两帧图像的变换模型；介绍电子稳像的经典算法，并对其理论进行分析，分析总结了部分算法的适用环境和优缺点，对本文用到的特征法和光流法着重的进行了一定的分析。第3章首先研究了传统的光流估计的主要方法，选用特征光流进行运动估计和匹配；指出传统Harris特征点选取的局限性，提出亚像素级Harris角点的距离限制选取算法，通过加入距离限制的机制，保证角点选取数量的合理性，并使特征点均匀分布在图像中，可以提高运动估计的速度和准确性；不使用传统的匹配方法进行特征点的匹配，而是选用KLT算法进行特征点的匹配，可以提高速度，应用光流金字塔改进KLT算法只适用微小运动的不足，实现对较大运动的跟

5、踪匹配；分析筛选全局运动向量的方法，采用随机抽样一致性求取全局运动向量。第4章主要的研究内容是运动分离和图像补偿。将Kalman滤波应用到运动分离中，对含有随机抖动运动参数模拟出的轨迹进行滤波，分离出期望得到的运动轨迹和抖动部分的运动轨迹。图像补偿主要选用速度较快的最邻近插值方法，对视频图像进行稳像补偿；补偿后的图像会在边缘存在部分黑色区域，本文选取FMM图像快速修复技术，对稳定后的视频序列进行修复，消除了黑色边缘，提高了补偿视频的观察效果；最后从主观评价，峰值信噪比，图像差分方面对稳像性能做出了评价。关键词：电子稳像；Harris特征点；KLT匹配；光流金字塔；图像修复-I-Abstrac

6、tAbstractElectronicimagestabilizationtechnologyisahotresearchfieldofcomputervision,itcanimprovethestabilityandclarityofvideocamera,anditiswidelyusedinmilitaryandcivilfield.Becausethecamerasystemisaffectedbytheattitudeofthecarrieratdifferenttimesorthedither,itcanleadtotheinstabilityandtheambiguityof

7、thevideo.Theessenceoftheelectronicimagestabilizationtechnologyisthemethodofimageprocessing.Thesizeoftheimageoffsetandthevideosequenceareobtained.Comparedwiththemechanicalandopticalimagestabilizationtechnolo