[發明專利]一種面向視頻監控的準靜態圖像抗抖動方法

有效

• 申請號: 201510012974.6
• 申請日: 2015-01-09
• 公開（公告）號: CN104580830B
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 何佳;尼秀明;張卡;陳翠英
• 申請（專利權）人: 安徽清新互聯信息科技有限公司
• 主分類號: H04N5/21
• 分類號: H04N5/21;H04N5/14
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙)34115
• 代理人: 金凱,宋倩

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，具體是一種面向視頻監控的準靜態圖像抗抖動方法。

背景技術

在視頻監控應用中，有相當大一部分攝像機是架設在野外，安裝環境比較惡劣，大風天氣或者地面震動會導致攝像機上下左右隨機抖動。如果監控的場景通過高倍鏡頭拉近時，整個面面的抖動就會非常明顯，嚴重影響監控效果。將攝像機固定在更加穩定的支架上可以降低抖動，但這種措施在很多場合并不可行，因此需要采用圖像處理的方法，消除畫面的抖動，改善視頻效果。

視覺上產生抖動的本質是：兩幅相鄰圖像中，相同的目標點，在屏幕上先后顯示在不同的位置。在圖像處理領域，可以認為這兩幅圖像之間有一個仿射變換關系。理論上，只要求出這個仿射變換關系，將后一幅圖的所有像素點校正回來，就可以消除抖動現象。目前常用基于特征點匹配的方法求取仿射變換關系。首先分別提取兩幅圖像的關鍵點(例如角點等)，然后通過計算關鍵點之間的相似度確定映射關系，從而計算出幾何變換關系(一般是仿射變換關系)，然后根據該關系，再將第二幅圖像的所有像素變換到新位置，從而消除抖動。

上述方法在理論上具有通用性，因此可以處理實際應用中的各種圖像匹配的問題，但計算量比較大，實現成本較高。在視頻監控應用中，由于攝像機畫面只能產生上下左右的平移運動，這其實是一種簡化的仿射變換，因此我們可以通過新的算法解決這類特殊問題，從而減少計算量，降低實現成本。這樣的嘗試有“一種視頻監控中視頻圖像的抗抖動方法”(中國發明專利申請CN104079800A)，該方法對圖像進行分塊，計算每個圖像塊的紋理特征，在圖像內搜索匹配區域，然后根據多個圖像塊的匹配結果求出平移參數，對圖像進行抖動校正。該方法相對于特征點匹配的方法，減少了計算量。

在視頻監控應用中，架設在野外的攝像機的監控場景絕大部分區域通常都不會發生變化，可以認為是一種準靜態圖像，因此，垂直和水平方向的投影特征向量相對也是穩定的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種面向視頻監控的準靜態圖像抗抖動方法，該方法根據圖像的垂直和水平方向投影特征向量求取平移參數，相對于圖像塊匹配的方法，計算量更少。

本發明的技術方案為：

一種面向視頻監控的準靜態圖像抗抖動方法，包括以下步驟：

(1)輸入一幀圖像，判斷是否存在基準幀，若是，則執行步驟(5)，若否，則執行步驟(2)；

(2)將當前幀作為基準幀；

(3)計算當前幀的垂直和水平方向投影特征向量，并將計算結果緩沖起來；

(4)將當前幀輸出；

(5)判斷是否需要更新基準幀，若是，則跳轉至步驟(2)，若否，則執行步驟(6)；

(6)計算當前幀的垂直和水平方向投影特征向量；

(7)根據當前幀和基準幀的垂直和水平方向投影特征向量，計算當前幀的最佳偏移量；

(8)根據最佳偏移量校正當前幀；

(9)將當前幀偏移校正的結果輸出。

所述的面向視頻監控的準靜態圖像抗抖動方法，所述步驟(3)和步驟(6)中，計算當前幀的垂直和水平方向投影特征向量，具體包括：

(21)將當前幀圖像中每個像素的值記為I(i，j)，0≤i＜M，0≤j＜N，其中，表示像素的橫坐標，j表示像素的縱坐標，M表示當前幀圖像的寬度，N表示當前幀圖像的高度；

(22)采用以下公式計算出當前幀的垂直方向投影特征向量：

其中，V表示當前幀的垂直方向投影特征向量，是一個M維向量，v(i)表示當前幀的垂直方向投影特征向量的第i維系數；

(23)采用以下公式計算出當前幀的水平方向投影特征向量：

其中，H表示當前幀的水平方向投影特征向量，是一個N維向量，h(j)表示當前幀的水平方向投影特征向量的第j維系數。

所述的面向視頻監控的準靜態圖像抗抖動方法，所述步驟(7)中，根據當前幀和基準幀的垂直和水平方向投影特征向量，計算當前幀的最佳偏移量，具體包括：

(31)采用以下公式計算出當前幀相對于基準幀在水平方向上的偏移指數：

其中，V_diff(m)表示當前幀相對于基準幀在水平方向上偏移m個像素時的偏移指數，v_b(i-m)表示基準幀的垂直方向投影特征向量的第i-m維系數；

(32)采用以下公式計算出當前幀相對于基準幀在垂直方向上的偏移指數：