[發(fā)明專利]一種具有大范圍旋轉(zhuǎn)及平移運(yùn)動(dòng)估計(jì)的實(shí)時(shí)電子穩(wěn)像方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310722086.4
• 申請(qǐng)日: 2013-12-24
• 公開（公告）號(hào): CN103841296A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 遆曉光;靳萬鑫;佟學(xué)儉;高紅梅;徐劍飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H04N5/14
• 分類號(hào): H04N5/14;H04N5/21
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 楊立超

1.一種具有大范圍旋轉(zhuǎn)及平移運(yùn)動(dòng)估計(jì)的實(shí)時(shí)電子穩(wěn)像方法，其特征在于：所述方法按以下步驟實(shí)現(xiàn)：

步驟一、運(yùn)動(dòng)估計(jì)和運(yùn)動(dòng)濾波參數(shù)初始化；

步驟二、將實(shí)時(shí)獲取的待處理視頻圖像存入輸入視頻幀緩沖區(qū)，更新輸入視頻幀緩沖區(qū)中的視頻圖像；

步驟三、將步驟二中存入輸入視頻幀緩沖區(qū)中的待處理視頻的當(dāng)前幀圖像和與當(dāng)前幀相鄰的前一幀圖像取出；

步驟四、將步驟三中獲得的當(dāng)前幀圖像和與當(dāng)前幀相鄰的前一幀圖像，采用圖像位平面金字塔中間層進(jìn)行塊匹配，并利用塊匹配結(jié)果解算出當(dāng)前幀圖像和與當(dāng)前幀相鄰的前一幀圖像的幀間旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)角度，將得到的幀間旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)角度進(jìn)行累加求取當(dāng)前幀圖像相對(duì)于視頻首幀圖像的絕對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)角度，即：

Θkabs=Σj=2kΔΘj]]>

公式中：為當(dāng)前幀設(shè)為第k幀的絕對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)角度，ΔΘ_k為當(dāng)前幀設(shè)為第k幀和與當(dāng)前幀相鄰的前一幀即第k-1幀的幀間旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)角度；

步驟五、將步驟四中獲得的絕對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)角度，用Kalman濾波進(jìn)行最優(yōu)估計(jì)得到待保留的絕對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)角度，并算出當(dāng)前幀圖像待補(bǔ)償?shù)亩秳?dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)角度，即：

Θ^comp=Θ^intent-Θ^abs

公式中：Θ^comp表示當(dāng)前幀圖像待補(bǔ)償?shù)亩秳?dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)角度，Θ^intent表示當(dāng)前幀圖像的待保留的絕對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)角度，Θ^abs表示當(dāng)前幀圖像的絕對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)角度；

步驟六、用步驟五獲得的待補(bǔ)償?shù)亩秳?dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)角度，對(duì)當(dāng)前幀圖像進(jìn)行抖動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，并將旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償后的當(dāng)前幀存入中間視頻幀緩沖區(qū)，更新中間視頻幀緩沖區(qū)中的視頻圖像；

步驟七、從步驟六更新后的中間視頻幀緩沖區(qū)中，取出經(jīng)過旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償后的當(dāng)前幀和與經(jīng)過旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償后的當(dāng)前幀相鄰的前一幀圖像；

步驟八、對(duì)步驟七獲得的經(jīng)過旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償后的當(dāng)前幀圖像和與經(jīng)過旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償后的當(dāng)前幀相鄰的前一幀圖像，采用圖像位平面金字塔自適應(yīng)取塊匹配，配合基于圖像位平面金字塔的投影法進(jìn)行相鄰幀間平移運(yùn)動(dòng)估計(jì)，并對(duì)得到的幀間平移運(yùn)動(dòng)矢量進(jìn)行累加，求取經(jīng)過旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償后的當(dāng)前幀相對(duì)于視頻首幀的絕對(duì)平移運(yùn)動(dòng)矢量，即：

(MOVXkabs,MOVYkabs)=(Σj=2kΔMOVXj,Σj=2kΔMOVYj)]]>

公式中：為經(jīng)過旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償后的當(dāng)前幀設(shè)為第k幀的絕對(duì)平移運(yùn)動(dòng)矢量，(△MOVX_k,△MOVY_k)經(jīng)過旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償后的當(dāng)前幀設(shè)為第k幀和與經(jīng)過旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償后的當(dāng)前幀相鄰的前一幀即第k-1幀的幀間平移運(yùn)動(dòng)矢量；

步驟九、對(duì)步驟八得到的絕對(duì)平移運(yùn)動(dòng)矢量，用Kalman濾波進(jìn)行最優(yōu)估計(jì)得到待保留的絕對(duì)平移運(yùn)動(dòng)矢量，并算出經(jīng)過旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償后的當(dāng)前幀圖像的待補(bǔ)償抖動(dòng)平移運(yùn)動(dòng)矢量，即：(MOVX^comp,MOVY^comp)=(MOVX^intent,MOVY^intent)-(MOVX^abs,MOVY^abs)

公式中：(MOVX^comp,MOVY^comp)表示經(jīng)過旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償后的當(dāng)前幀圖像的待補(bǔ)償抖動(dòng)平移運(yùn)動(dòng)矢量，(MOVX^intent,MOVY^intent)表示經(jīng)過旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償后的當(dāng)前幀圖像的待保留的絕對(duì)平移運(yùn)動(dòng)矢量，(MOVX^abs,MOVY^abs)表示經(jīng)過旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償后的當(dāng)前幀圖像的絕對(duì)平移運(yùn)動(dòng)矢量；

步驟十、用步驟九得到的待補(bǔ)償抖動(dòng)平移運(yùn)動(dòng)矢量，對(duì)經(jīng)過旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償后的當(dāng)前幀圖像進(jìn)行平移抖動(dòng)補(bǔ)償，并將補(bǔ)償結(jié)果存入輸出視頻幀緩沖區(qū)，并進(jìn)行視頻輸出；

步驟十一、循環(huán)步驟二至步驟十，進(jìn)行下一幀圖像的操作。