[發明專利]一種視頻衛星在軌視頻穩像方法

有效

• 申請號: 201710377430.9
• 申請日: 2017-05-25
• 公開（公告）號: CN107220935B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 于樹海;賀小軍;鐘興;于淵博
• 申請（專利權）人: 長光衛星技術有限公司
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40;H04N5/21
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所(普通合伙) 22210
• 代理人: 朱紅玲

1.一種視頻衛星在軌視頻穩像方法，其特征是，該方法由以下步驟實現：

步驟一、圖像預處理；

步驟一一、連續讀取兩幀視頻圖像，分別記作參考圖像I₁和待穩像圖像I₂，截取兩幅圖像的特定區域分別記為圖像I'₁和圖像I'₂，采用傅里葉變換方法，計算圖像I'₁和圖像I'₂的平移量；

截取兩幅圖像的特定區域是指：選取每幅圖像中心的roi×roi區域，roi＝1024，對該區域的方差進行判斷；若方差小于7時，則不對該區域圖像進行相位相關計算，并以100個像素為步長，改變選擇區域，直至滿足方差需求為止；

步驟一二、對參考圖像I₁進行裁剪和對待穩像圖像I₂進行平移；

根據步驟一一中獲得的圖像I'₁的平移量對參考圖像I₁進行上下、左右裁剪量解析，根據圖像I'₂的平移量對待穩像圖像I₂進行上下、左右平移量解析；

若Δx'＞roi/2，則x軸方向的平移量mx＝Δx'-roi，表示待穩像圖像I₂右部分向左移動-mx個像元，同時表示參考圖像I₁保留左部分，右部分-mx列像素置零；

若Δx'＜roi/2，則x軸方向的平移量mx＝Δx'，表示待穩像圖像I₂的左部分向右移動mx個像元，同時表示參考圖像I₁保留右部分，左部分mx列像素置零；

若Δy'＞roi/2，則y軸方向的平移量my＝Δy'-roi，表示待穩像圖像I₂的y方向的上部分向下移動-my個像元，同時表示參考圖像I₁保留下部分，上部分-my行像素置零；

若Δy'＜roi/2，則y軸方向的平移量my＝Δy'，表示待穩像圖像I₂的下部分向上移動my個像元，同時表示參考圖像I₁保留上部分，下部分my行像素置零；

所述Δx'和Δy'分別為圖像I'₁和圖像I'₂的在x軸和y軸方向的平移量，對參考圖像I₁進行裁剪后生成新的參考圖像I₄，對待穩像圖像I₂進行平移后生成新的待穩像圖像I₃；

步驟一三、圖像分塊選擇；

對步驟一二中獲得的新的參考圖像I₄的四角選擇小塊圖像，分別記作小塊圖像S₁、小塊圖像S₂、小塊圖像S₃和小塊圖像S₄以及中心區域的小塊圖像S₅；

首先對步驟一二中獲得的mx和my的正負值進行判斷；

若my＞0，則小塊圖像S₁和小塊圖像S₂的行選擇從(my+1)像元位置開始選擇，若my＜0，則小塊圖像S₃和小塊圖像S₄的截至行為(-my-1)行；若mx＞0，則小塊圖像S₁和小塊圖像S₃的列為(mx+1)列；若mx＜0，則小塊圖像S₂和小塊圖像S₄的截止列為(-mx-1)列；

對新的待穩像圖像I₃進行小塊選擇，對應的五個小塊圖像分別記為小塊圖像S'₁、小塊圖像S'₂、小塊圖像S'₃、小塊圖像S'₄及小塊圖像S'₅，小塊圖像S₁和小塊圖像S'₁、小塊圖像S₂和小塊圖像S'₂、小塊圖像S₃和小塊圖像S'₃、小塊圖像S₄和小塊圖像S'₄、小塊圖像S₅和小塊圖像S'₅分別組成五對圖像，再對每對小塊圖像進行數字域降采樣；

步驟二、圖像角點計算；

步驟二一、圖像強角點計算，采用Sobel梯度算子，首先計算小塊圖像S₁的一階梯度和二階梯度，再采用二階導數的自相關矩陣計算小塊圖像S₁的強角點坐標值；

步驟二二、設置小塊圖像S₁的強角點周圍的多組梯度以及相關向量的點集為0，求解小塊圖像S₁的亞像素角點坐標值；

步驟三、單應矩陣求解；

采用光流金字塔分解法尋找獲得小塊圖像S₁的亞像素角點坐標值在小塊圖像S'₁中運動的新位置坐標；然后分別計算另外四對小塊圖像的亞像素角點坐標值和運動的新位置坐標；

根據步驟一三的分塊原則，獲得新的參考圖像I₄和新的待穩像圖像I₃的角點坐標和運動坐標值；再采用RANSAC算法計算單應矩陣；

步驟四、采用透視變換法將新的參考圖像I₄與新的待穩像圖像I₃進行穩像。