采用改进的几何算法快速估计图像旋转角度.pdf

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1、第26卷第6期计算机仿真2009年6月文章编号：1006—9348(2009)06-0263—04采用改进的几何算法快速估计图像旋转角度张博。，唐文彦，黄勇(1．哈尔滨工业大学电气工程与自动化学院，黑龙江哈尔滨150001；2．哈尔滨工业大学电子与信息技术研究院，黑龙江哈尔滨150001)摘要：不规则的旋转运动会明显的降低图像序列的质量，旋转运动估计是实现电子图像稳定的关键技术。采用仿射变换模型可以有效地估计图像二维运动参数。但是求解最小二乘解的计算量太大。提出了一种简单的估计图像旋转角度的方法。利用匹配块相对于

2、旋转中心位移矢量对称的特性，消除平移运动引起的运动矢量，通过简单的几何计算即可获得旋转参数，进一步，通过合理设置阈值，降低局部运动估计误差对全局结果的影响。理论分析和仿真结果表明，在帧间图像旋转角度小于10o的条件下，应用方法能够简单有效的估计出旋转角度。关键词：图像处理；电子稳像；旋转运动估计；运动补偿；仿射模型中图分类号：TP942．2文献标识码：BFastRotationalMotionEstimationBasedonModifiedGeometricalAlgorithmZHANGBo，TANGWen—

3、yan，HUANGYong(1．CollegeofElectricEngineeringandAutomation，HarbinInstituteofTechnology，HarbinHeilongjiang150001，China；2．SchoolofElectronicandInformationTechnology，HarbinInstituteofTechnology，HarbinHeilongjiang150001，China)ABSTRACT：Irregularrotationalmotiondegr

4、adestheimagesequences，andtherotationalmotionestimationisthekeyoftheelectronicimagestabilization．Thoughthe2一DmotionCanbeestimatedbytheaffinemodel，thecalcula—tionloadishuge．Asimplerotationalmotionestimationalgorithmisproposed．Thetranslationalmotionvectorscouldb

5、eeliminatedbyusingthefeaturethatthematchingblocksaresymmetricalaroundtheimagecenter．Theanglecouldbecalculatedaftersimplegeometricalcomputation．Furthermore，thelocalmotionestimationerrorwouldbereducedbyreasonablethreshold．Simulationresultsshowthattherotationalm

6、otioncouldbeestimatedexacdywhentheangleislessthan10。bythismethod．KEYWORDS：Imageprocess；Electronicimagestabilization；Rotationalmotionestimation；Motioncompensation；A侬nemodel被比较图像的运动位移，并利用其补偿被比较图像，从而消l引言除或减轻图像帧间的不稳定，获得清晰而稳定的图像序列，在运动的载体中，摄像系统的稳定性是一个十分重要的该方法具有灵活性强

7、、精度高及高智能化等特点。问题，特别是在长焦距、高分辨力的监视跟踪系统中更加突传统的电子稳像算法只能稳定图像序列间的平移运动，出⋯。载体姿态的变化会传递给摄像系统的瞄准线，从而造实现的主要方法有像素递归法和块匹配法，块匹配算法基成摄像系统的光轴与目标之间无效的相对运动(包括平移和于“同一图像块中的所有像素都具有相同的运动特征”的假旋转运动)。设，由于简单有效和易于用硬件实现而被H．261／263、应用计算机数字图像处理和电子技术的方法来直接确MPEG1／2等标准广泛采用。利用仿射变换模型可以对连定图像序列的帧间偏

8、移并进行补偿的电子稳像技术获得了续帧图像问的旋转角度和平移运动矢量进行估计。但是，广泛应用。电子稳像技术利用电子设备检测出参考图像和该方法计算量很大，实时应用存在很多问题。本文在图像匹配部分采用分块的方法，利用全搜索的块匹配算法求得局部收稿13期：2008—04—22修回日期：2008—05—30运动矢量，利用几何估计算法来快速获得图像的旋转角度，．——263．．——并针