[發明專利]一種基于GPU的視頻穩定方法

有效

• 申請號: 201310176176.8
• 申請日: 2013-05-14
• 公開（公告）號: CN103297657A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 李小林
• 申請（專利權）人: 李小林
• 主分類號: H04N5/14
• 分類號: H04N5/14
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李玉平

?

技術領域

本發明涉及一種基于GPU的視頻穩定方法，屬于計算機圖像處理技術領域。

背景技術

視頻穩定算法的主要原理是：估計當前幀相對于前一幀（或者參考幀）的運動，并通過優秀的算法得到描述兩幀圖像間變化的變換矩陣；然后，利用變換矩陣對當前幀圖像進行校正，使得視頻信息相對穩定。

穩定視頻可以更好地表現圖像細節，從而提高視頻監視的質量；實際中，圖像抖動不利于人眼對圖像的分析和觀測，又易引起監控人員的視覺疲勞，視頻穩定可改善這一狀況；另外，穩定的圖像為后端的數字視頻記錄設備提供了更有利于壓縮的視頻源，可大大提高壓縮比，在相同碼流下可以獲得更高質量的圖像，或者說在相同圖像質量下，大大降低數據流量，利于多點同時觀看。

現有的視頻穩定技術主要在CPU上實現，由于硬件速度的限制，視頻穩定技術存在以下兩種解決方案：

1、為提高速度，選取較少的像素點進行計算，這種方法降低了視頻穩定的質量。

2、為提高精度，選用較高配置的計算機或開發專用硬件，這種方法提高了成本。

發明內容

發明目的：針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種基于GPU的視頻穩定方法。本發明主要實現了高清晰圖像低成本、高精度的實時穩定處理，可廣泛用于如航空拍攝，車載監控，航運監控。

技術方案：一種基于GPU的視頻穩定方法，主要步驟如下：

步驟1：上傳參考圖像和待處理圖像到GPU；

步驟2：將參考圖像和待處理圖生成高斯金字塔；

步驟3：初始化待計算的運動矢量MV為0矢量；

步驟4：選取待處理圖高斯金字塔第n層；

步驟5：設定循環初值I?=?5；

步驟6：對待處理圖像的第n層高斯金字塔進行幾何變換；幾何變換結果存儲于GPU上的臨時圖像T3；

步驟7：計算臨時圖像T3與參考圖像金字塔第n層之差，結果存儲于GPU上的臨時圖像T4；

步驟8：計算臨時圖像T4所有點的平方和，并儲存于GPU內存；

步驟9：計算臨時圖像T4的平均值和標準方差；

步驟10：把臨時圖像T4中所有和平均值距離大于三倍方差的點設為0；

步驟11：通過最小二乘法計算運動矢量變化ΔMV；

步驟12：MV?=?MV+ΔMV，并儲存于GPU內存；

步驟13：I?=?I?-?1，如果I?>=?0，跳轉步驟6；

步驟14：選取最小圖像質量控制因子對應的運動矢量MV，根據金字塔層間關系進行放大后，作為處理金字塔下一層初始運動矢量MV；

步驟15：n?=?n-1，如果n?>=?0，轉步驟5；

步驟16：用所得運動矢量MV對待處理圖像進行幾何變換；幾何變換后所得圖像即為穩定處理后的圖像。

圖像幾何變換主要步驟為(一個GPU線程處理目標圖像的一個像素)：

步驟201：將該線程對應的目標圖像坐標變換為源圖像的坐標；

步驟202：讀取源圖像中步驟201中所得的坐標對應的像素點，結果存入目標圖像。

高斯金字塔生成主要步驟為（一個GPU線程塊處理目標圖像的一個塊)。

步驟301：線程塊將該組高斯變換所需數據讀入共享內存；

步驟302：高斯行變換，結果存入共享內存；

步驟303：線程塊內各線程同步；

步驟304：高斯列變換，結果存入共享內存；

步驟305：線程塊內各線程同步；

步驟306：各線程將結果寫入目標圖像。

平均值和方差計算的主要步驟為：一個GPU線程塊處理目標圖像的一個塊，

步驟401：線程塊讀取該線程塊對應的圖像塊，存入共享內存；

步驟402：計算該線程塊所有像素點的總和及平方和，以及該線程塊所處理的有效像素；

步驟403：步驟402所得結果存入該線程塊對應的全局內存；

步驟404：讀入步驟403的結果；

步驟402：計算和存儲整個圖像的平均值和方差。

本發明采用上述技術方案，具有以下有益效果：有的圖像處理過程均在GPU上進行，且整個處理過程不需要CPU的參與，提高了GPU運行的速度，降低了PCIE總線的負荷。主要實現了高清晰圖像低成本、高精度的實時穩定處理，可廣泛用于如航空拍攝，車載監控，航運監控。

具體實施方式