[發明專利]一種基于中心映射的快速穩像方法

有效

• 申請號: 201710963091.2
• 申請日: 2017-10-11
• 公開（公告）號: CN107680127B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 馬杰;沈亮
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06T7/38
• 分類號: G06T7/38;G06T3/00;G06T3/40;G06T3/60
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智;曹葆青

1.一種基于中心映射的快速穩像方法，其特征在于，包括：

(1)將視頻圖像的第(k-1)幀作為參考幀圖像，將視頻圖像的第k幀作為當前幀圖像，分別對當前幀圖像和參考幀圖像做水平方向和豎直方向映射，得到當前幀圖像相對參考幀圖像的位移量；

(2)根據位移量，對當前幀圖像和參考幀圖像進行校正，使當前幀圖像和參考幀圖像的中心對齊，得到校正后的當前幀圖像；

(3)以校正后的當前幀圖像和參考幀圖像的中心為圓心，以半徑為自變量，將圓周上像素點的灰度值累計和作為因變量，構造當前幀圖像的縮放映射函數和參考幀圖像的縮放映射函數，當前幀圖像的縮放映射函數和參考幀圖像的縮放映射函數之間的誤差最小時，得到縮放系數；

(4)基于縮放系數，構造當前幀圖像的角度變換函數和參考幀圖像的角度變換函數，當前幀圖像的角度變換函數和參考幀圖像的角度變換函數的誤差最小時，得到旋轉角度；

(5)根據位移量、縮放系數和旋轉角度，采用Kalman濾波進行運動濾波，得到穩定后的當前幀圖像；

所述步驟(3)包括：

(3-1)以校正后的當前幀圖像和參考幀圖像的中心為圓心，半徑r為自變量，將半徑為r的圓周上360個像素點的灰度值累計和作為因變量，360個像素點對應的圓心角度分別是構造當前幀圖像的縮放映射函數S(r)和參考幀圖像的縮放映射函數S_k-1(r)：

其中，在計算和時采用雙線性差值，n表示第n個像素點，1≤n≤360；

(3-2)縮放系數為λ，S_k(λr)＝S_k-1(r)，當r＝e^t時，對當前幀圖像的縮放映射函數和參考幀圖像的縮放映射函數進行對數變換，得到對數變換后的當前幀圖像的縮放映射函數H_k-1(t)和對數變換后的參考幀圖像的縮放映射函數H_k(t)，H_k(t)與H_k-1(t)之間的關系為：

其中，Δt為H_k(t)與H_k-1(t)之間的平移量，t為對數變換后的函數自變量；

(3-3)H_k(t)與H_k-1(t)之間的縮放誤差E_zoom(ν)為：

其中，[T_min,T_max]是t的取值范圍，(M/2,N/2)為圓心坐標，ν為步長，步長的范圍-0.4～0.4，當縮放誤差最小時，得到平移量Δt，進而得到縮放系數λ＝e^Δt。

2.如權利要求1所述的一種基于中心映射的快速穩像方法，其特征在于，所述步驟(4)包括：

(4-1)以校正后的當前幀圖像和參考幀圖像的中心(N/2,M/2)為圓心，半徑為R，以不同的角度方向θ為自變量，將圓心到圓周上點(Rcosθ,Rsinθ)的灰度值累計和作為因變量，構造當前幀圖像的角度變換函數G_k(θ)和參考幀圖像的角度變換函數G_k-1(θ)，

其中，ε為精度，ε∈[0.1°，1°]；

(4-2)當前幀圖像的角度變換函數和參考幀圖像的角度變換函數之間的角度誤差E_angle(υ)為：

其中，α為旋轉角度，υ為精度步長，精度步長的范圍是-3°～3°，當角度誤差最小時，得到旋轉角度。