基于单目视觉的电子稳像技术研究

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1、基于单目视觉的电子稳像技术研究王忠凯2016年1月中图分类号：UDC分类号：基于单目视觉的电子稳像技术研究作者姓名王忠凯学院名称自动化学院指导教师汪渤教授答辩委员会主席缪玲娟教授申请学位工学硕士学科专业控制科学与工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2016年1月StudyonAlgorithmsofElectricalImageStabilizationbasedonMonocularVisionCandidateName：ZhongkaiWangSchoolorDepartment:Scho

2、olofAutomationFacultyMentor:Prof.BoWangChair,ThesisCommittee：Prof.LingjuanMiaoDegreeApplied:MasterofPhilosophyMajor：ControlScienceandEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：Jan.2016研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研

3、究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要近年来，计算机视觉技术迎来了一段迅猛发展的黄金时期，越来越多的图像处理算法相继被应用到汽车的无人驾驶、环境智能监控以及森林火灾监控等系统中，而在图像的预处理阶段，电子稳像技术凭借其低成本、高精度等

4、优势逐渐取代传统的机械稳像和光学稳像而成为研究热点。本课题研究了基于单目视觉的电子稳像技术，阐明了算法的基本原理和技术难点并针对相关的技术难点提出了相应的改进措施，在相邻帧之间的运动估计问题上，本文重点研究了两种电子稳像算法，该算法在实时性以及稳像效果方面相对前人研究均有较大提升。综上，本文主要完成了：（1）针对主流电子稳像算法，课题对代表点匹配算法RPM、块匹配算法BMA、灰度投影算法PA等进行了仿真对比，并从原理上分析比较了各种算法的优缺点，为课题的深入研究提供了重要的理论基础。（2）针对传统

5、块匹配算法实时性低以及对运动物体鲁棒性差的问题，本文提出了新的十字搜索策略，为算法引入了序贯相似性检测、稀疏策略和投票机理等，有效地改善了传统块匹配算法计算量大、精度不高的缺点。（3）重点研究了不同形式的光流法，对Moravec角点检测算子和Harris角点检测算子等进行了仿真对比；利用高斯金字塔原理对视频图像进行了多尺度空间变换，以加快算法的处理速度；RANSAC算法极大程度地增强了算法针对光线变化等特殊情况的鲁棒性。本文研究的算法均在VS2010+OpenCV2.4.9环境下使用C++语言开发

6、调试，小部分通过MATLAB仿真实现，实验结果证明，本文提出的两种电子稳像算法效果稳定，实时性好，具有较高的实际应用价值，可以作为无人驾驶、视频监控系统的预处理部分，改善系统运行效果。关键词：电子稳像；块匹配；角点检测；光流法；高斯金字塔；RANSACI北京理工大学硕士学位论文AbstractInrecentyears,thetechnologyofcomputervisionhasbeengrowingfastasthisadvancedtechnologyhasbeenappliedinthe

7、fieldofautomateddrivingsystemandintelligentmonitoring.Amongthem,digitalimagestabilizationisbecomingahottopicandattractingmoreandmoreattentionsbecauseofitslowcostandhighaccuracy.Inourresearch,westudiedthedigitalimagestabilizationtechnologybasedonmonocu

8、larvisionsystem.Aimingatobtainingaccuracymotionvectors,westudiedtwodifferentkindsofmethodswhichhasgreatimprovementthanpreviousalgorithmintermsofrealtimeperformanceandaccuracy.Themainlystudiedresultsofthisdissertationareshownasfollows:Firstly,w