[發(fā)明專利]一種基于單神經(jīng)元PID控制器的數(shù)字穩(wěn)像方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210255914.3
• 申請日: 2012-07-23
• 公開（公告）號: CN103581506A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬曉紅;梁維偉;左坤隆
• 申請（專利權(quán)）人: 華為技術(shù)有限公司;大連理工大學(xué)
• 主分類號: H04N5/21
• 分類號: H04N5/21;H04N5/14;H04N5/232
• 代理公司: 深圳市深佳知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44285
• 代理人: 唐華明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及視頻處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于單神經(jīng)元PID控制器的數(shù)字穩(wěn)像方法及裝置。

背景技術(shù)

視頻采集過程中，攝像設(shè)備自身晃動導(dǎo)致視頻抖動問題。在數(shù)字攝像領(lǐng)域中，通常采用數(shù)字穩(wěn)像技術(shù)處理視頻抖動。數(shù)字穩(wěn)像技術(shù)的原理是：首先，由數(shù)字穩(wěn)像裝置中的運動矢量估計單元計算視頻相鄰幀圖像之間的全局運動矢量(GMV，Global?Motion?Vector)，然后，再由運動補償單元根據(jù)該全局運動矢量生成補償運動矢量(CMV，Compensating?Motion?Vector)，最后，該數(shù)字穩(wěn)像裝置根據(jù)該補償運動矢量對視頻當(dāng)前幀圖像進行視頻校正，從而消除視頻抖動，獲得穩(wěn)定的視頻輸出。

目前，運動補償單元主要利用運動矢量累積法(MVI，Motion?Vector?Integration)生成補償運動矢量。請參見圖1，為現(xiàn)有技術(shù)的運動矢量累積法原理圖，該方法通過對視頻相鄰幀圖像之間的全局運動矢量進行累加，該累加過程等效于一階無限沖激響應(yīng)(IIR，Infinite?Impulse?Response)濾波器，通過濾波得到當(dāng)前幀的抖動運動矢量(JMV，Jittering?Motion?Vector)。其數(shù)學(xué)表達式為：CMV(n)＝JMV(n)＝αJMV(n-1)+GMV(n)。其中，GMV(n)為視頻當(dāng)前幀圖像的全局運動矢量，JMV(n)為視頻當(dāng)前幀圖像的抖動運動矢量，JMV(n)直接作為視頻當(dāng)前幀圖像的補償運動矢量CMV(n)，α為阻尼系數(shù)，其作用是控制誤差累積以及抑制穩(wěn)態(tài)滯后效應(yīng)。

但是，當(dāng)攝像設(shè)備進行主動掃描運動時，全局運動矢量中還會引入掃描運動矢量(SMV，Scanning?Motion?Vector)，導(dǎo)致穩(wěn)像后的視頻出現(xiàn)穩(wěn)態(tài)滯后效應(yīng)，雖然阻尼系數(shù)α能夠抑制穩(wěn)態(tài)滯后效應(yīng)，但是α通常是根據(jù)技術(shù)人員的經(jīng)驗設(shè)定的，α過大會無法抑制穩(wěn)態(tài)滯后效應(yīng)，α過小則會使抖動運動矢量精度較差。故無法生成精確的補償運動矢量，從而無法有效消除穩(wěn)態(tài)滯后效應(yīng)，降低了數(shù)字穩(wěn)像的效果。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明實施例提供了一種數(shù)字穩(wěn)像方法及裝置，用于生成精確的補償運動矢量。通過實施本發(fā)明方案，能夠生成精確的補償運動矢量，有效消除穩(wěn)態(tài)滯后效應(yīng)，提高數(shù)字穩(wěn)像的效果。

一種基于單神經(jīng)元PID(Proportion-Integration-Differentiation，比例-積分-微分)控制器的數(shù)字穩(wěn)像方法，包括：

將當(dāng)前幀圖像對應(yīng)的單神經(jīng)元PID控制器參考輸入r(n)與前一幀圖像對應(yīng)的補償運動矢量CMV(n-1)的差值r(n)-CMV(n-1)作為當(dāng)前幀圖像對應(yīng)的單神經(jīng)元PID控制器誤差輸入e(n)；

根據(jù)所述當(dāng)前幀圖像對應(yīng)的單神經(jīng)元PID控制器誤差輸入e(n)生成當(dāng)前幀圖像對應(yīng)的單神經(jīng)元PID控制器輸出u(n)；

根據(jù)所述當(dāng)前幀圖像對應(yīng)的單神經(jīng)元PID控制器輸出u(n)和當(dāng)前幀圖像對應(yīng)的全局運動矢量GMV(n)生成當(dāng)前幀圖像對應(yīng)的補償運動矢量CMV(n)。

一種基于單神經(jīng)元PID控制器的數(shù)字穩(wěn)像裝置，包括：

第一計算單元，用于將當(dāng)前幀圖像對應(yīng)的單神經(jīng)元PID控制器參考輸入r(n)與前一幀圖像對應(yīng)的補償運動矢量CMV(n-1)的差值r(n)-CMV(n-1)作為當(dāng)前幀圖像對應(yīng)的單神經(jīng)元PID控制器誤差輸入e(n)；

單神經(jīng)元PID控制器，用于根據(jù)所述當(dāng)前幀圖像對應(yīng)的單神經(jīng)元PID控制器誤差輸入e(n)生成當(dāng)前幀圖像對應(yīng)的單神經(jīng)元PID控制器輸出u(n)；

運動補償單元，用于根據(jù)所述當(dāng)前幀圖像對應(yīng)的單神經(jīng)元PID控制器輸出u(n)和當(dāng)前幀圖像對應(yīng)的全局運動矢量GMV(n)生成當(dāng)前幀圖像對應(yīng)的補償運動矢量CMV(n)。

從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例具有以下優(yōu)點：

當(dāng)前幀圖像對應(yīng)的單神經(jīng)元PID控制器輸出u(n)由單神經(jīng)元PID控制器根據(jù)當(dāng)前幀圖像對應(yīng)的單神經(jīng)元PID控制器誤差輸入e(n)生成，運動補償單元在生成當(dāng)前幀圖像對應(yīng)的補償運動矢量CMV(n)過程中引入u(n)作為輸入，相當(dāng)于在生成CMV(n)的過程中引入基于單神經(jīng)元PID控制器的控制環(huán)節(jié)。通過實施前述方法，能夠使得運動補償單元生成精確的補償運動矢量，從而有效消除穩(wěn)態(tài)滯后效應(yīng)，提高數(shù)字穩(wěn)像的效果。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的運動矢量累積法原理圖；

圖2為本發(fā)明第一實施例的基于單神經(jīng)元PID控制器的數(shù)字穩(wěn)像方法流程圖；

圖3為本發(fā)明的運動矢量累積法原理圖；