[發明專利]一種視頻圖像穩定方法及裝置

有效

• 申請號: 201410326103.7
• 申請日: 2014-07-09
• 公開（公告）號: CN104135598B
• 公開（公告）日: 2017-05-17
• 發明（設計）人: 程雪岷;郝群;解夢迪;吳宗昊;陳陽
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳研究生院
• 主分類號: H04N5/21
• 分類號: H04N5/21;H04N5/14
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司44223
• 代理人: 楊洪龍

【技術領域】

本發明涉及視頻圖像數字處理領域，具體涉及一種視頻圖像穩定方法及裝置。

【背景技術】

由于拍攝者或者載體的振動與抖動導致最后獲取的視頻源質量下降，主要表現為獲取視頻振動厲害，給觀測人員以及視頻的后續處理帶來很大的麻煩，視頻穩像技術就是去除引入的噪聲抖動或者振動。穩向技術經歷了機械式穩像、光學式穩像到目前研究比較多的電子穩像。其中電子穩像又可以根據不同的全局運動估計方法分為：塊匹配法、灰度投影法、相位相關法、特征跟蹤法等不同的類型。塊匹配法計算量太大影響處理速度。灰度投影法適用于圖像信息豐富的場景否則效果不好。相位相關法對發生平移的場景有很好的性能但是對旋轉和縮放無能為力。特征跟蹤法對不同的特征采用不同的特征提取算法，如輪廓、直線、邊緣或者特征點等。傳統的機械系統多是基于陀螺傳感器和伺服系統，雖然可以達到一定的穩像精度，但由于伺服系統體積龐大、造價高、消耗功率大等缺點，在一定的場合下滿足不了進一步發展的需要。光學穩像控制比較復雜而且維護很復雜，成本相對電子穩像較高。電子穩像相對傳統的穩像方法有控制簡單、容易集成小型化和成本低等優勢，航空領域都有著廣闊的應用前景。

目前的電子穩像技術存在著穩像質量不高的問題。

【發明內容】

為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種視頻圖像穩定方法及裝置，以提高處理后的視頻的質量。

一種視頻圖像的穩像方法，包括如下步驟：

S10，利用SURF特征點檢測算法提取第一幀圖像至第n幀圖像的特征點；

S20，將第n幀圖像的特征點與相鄰的第n-1幀圖像的特征點進行匹配，形成多組匹配的特征點對；

S30，分別確定第n幀圖像之前的相鄰的第m幀圖像與第m-1幀圖像之間的仿射參數，得到n-1組仿射參數，然后對n-1組仿射參數進行級聯，得到第n幀圖像與第一幀圖像之間的級聯參數；其中，m是大于等于2且小于等于n的自然數；

S40，對第n幀圖像與第一幀圖像之間的級聯參數進行卡爾曼濾波，得到濾波后的級聯參數；

S50，根據所述濾波后的級聯參數對第n幀圖像參考第一幀圖像進行補償得到濾波后的第n幀圖像；

在所述步驟S30中：通過如下式子確定第n幀圖像與第一幀圖像之間的級聯參數：

其中，n≥2；

其中，對于n≥0，

其中，I_n(x)表示第n幀圖像，a_n-1，b_n-1，c_n-1，d_n-1，e_n-1，f_n-1表示第n幀圖像與第n-1幀圖像之間的仿射參數，A_n-1和B_n-1表示第n幀圖像與第n-1幀圖像之間的仿射參數矩陣，和表示第n幀圖像與第一幀圖像之間的級聯參數矩陣，I₁(x)表示第一幀圖像，P_n表示第n幀圖像的一個特征點，P_n-1表示第n-1幀圖像的與所述第n幀圖像的一個特征點匹配的特征點；

在所述步驟S40中，對和進行卡爾曼濾波分別得到和且

在所述步驟S50中，通過如下式子對第n幀圖像參考第一幀圖像進行補償：

其中，表示補償后的第n幀圖像。

在優選的實施例中，

還包括如下步驟，通過如下卡爾濾波模型對所述級聯參數進行濾波：

利用第k-1幀圖像與第一幀圖像的級聯參數Y_k-1的最終濾波結果X_k-1得到第k幀圖像的級聯參數初始預測結果

利用第k-1幀時刻的誤差方差值P_k-1得到第k幀時刻的誤差方差估計值

計算第k幀時刻的卡爾曼增益參數K_k，

計算第k幀時刻的仿射參數最終濾波結果X_k：

計算第k幀時刻的誤差方差最終值P_k：