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1、第25卷第7期计算机仿真2008年7月文章编号:1006-9348(2008)07-0200-05数字图像稳像算法研究刘玉红,涂丹(国防科学技术大学信息系统与管理学院,湖南长沙410073)摘要:介绍了数字图像稳像算法的整个流程,包括三部分:运动估计、运动决定和运动补偿。重点介绍了运动估计算法和运动补偿中的滤波算法;详细阐述了几种最基本的运动估计算法,其它的运动估计算法可以通过这些基本算法延伸发展得到;列出了三种常用的滤波算法:中值滤波、kalman滤波和二次B样条曲线法,应用于不同的场合;提出了两种方法:裁减和拼
2、接,用来解决当前帧补偿后出现的空白区域问题。最后,展示了一种基于投影估计和kalman滤波的稳像算法的试验结果。通过这些方法的介绍,可以对稳像算法有更直观的了解,探讨了进一步研究的重点。关键词:电子稳像;运动估计;运动补偿;运动模型中图分类号:TP317.4文献标识码:BADigitalImageStabilizationAlgorithmLIUYu-hong,TUDan(SchoolofInformationandManagement,NationalUniversityofDefenceTechnology,C
3、hangshaHunan410073,China)ABSTRACT:Theprocessofdigitalimagestabilization,whichincludesmotionestimation,determination,andmotioncompensation,isintroduced.Filtermethodsinthemotioncompensationaremephaticallyintroduced.Severalbasicmotionestimationalgorithmsarecircum
4、stantiated,fromwhichothermotionestimationalgorithmcouldbedeveloped.Threecmmonlyusedfilteralgorithms.ie.themedianfilter,thekalmanfilterandthetwo-orderB-spline-basedfilterarelisted.Trimmingandmosaic,thewaysforsolvingtheproblemoffillingintheblankfieldaftercompens
5、ationareintroduced.Also,theexperimentresultsofprojectionestimation&kalmanfilterbasedstabilizationalgorithmareshowedinthispaper.Furtherchallengesareforeseenfromtheseintroductions.KEYWORDS:Electronicimagestabilization;Motionestimation;Motioncompensation;Motionmo
6、del1引言现的稳像算法进行了总结,介绍了五种基本的运动估计算法摄像机置于运动载体上时,由于载体的运动和载体机座和三种常用的运动滤波算法,最后,提出了一种基于投影算的振动导致摄像机的晃动,拍摄的图像序列出现了抖动现法和kalman滤波的数字稳像算法,并展示了其试验结果。象,图像的抖动很容易引起眼睛的疲劳,影响观测者对图像序列的观看和分析,也影响了图像的后续处理。为了减轻或2数字图像稳像算法消除这种抖动,稳定图像,已有多种稳像方法被提出。数字图像稳像稳定的是一个图像序列,其基本原理如下[1]稳像的发展已多年,经历了机
7、械稳像、光学稳像到目图1所示。前的电子稳像[2][3]。机械和光学稳像主要采用硬件的方法,电子稳像有两种:一是利用运动传感器检测摄像机的运动矢量再转换为图像的运动量从而进行稳像;另一种是直接利用数字图像处理技术,通过分析图像的内容,确定图像之间的运动量而进行补偿从而达到稳像目的,该方法也称为数字图像稳像,通常情况下,电子稳像都是指数字图像稳像,本文亦图1稳像原理图如此。关于稳像的研究已经有很多,本文在前人的基础上对出如图1所示,当没有抖动时,参考帧图像中的五角星block和当前帧图像中的五角星block1处于同一位
8、置(当前收稿日期:2007-06-06修回日期:2007-07-03帧图像中的虚五角星位置)。而当存在抖动时,在当前帧中)200)五角星block1移动到了如图所示的实五角星block2位置,上式就是基本的光流约束方程。block与block2位置不一样,通过视频显示出来的时候就会记出现模糊,稳像的目的就是消除这种模糊,也就是将当前帧5f5f5fEx=,Ey
