[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

本發明公開了一種基于中心映射的快速穩像方法，包括：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；根據位移量，對當前幀圖像和參考幀圖像進行校正，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，構造縮放映射函數，當縮放映射函數之間的誤差最小時，得到縮放系數；基于縮放系數，構造角度變換函數，當角度變換函數的誤差最小時，得到旋轉角度；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。本發明具有快速、穩定、高效和實時的優點。

技術領域

本發明屬于圖像處理及自動化技術領域，更具體地，涉及一種基于中心映射的快速穩像方法。

背景技術

灰度投影算法作為傳統的穩像算法之一，在處理視頻穩像中具有速度快，穩定性高的特點，然而灰度投影算法只能求出在水平和垂直方向的位移量，不能處理存在旋轉和縮放的視頻。然而如sift、surf等的特征點的檢測算法，雖然可以求出旋轉和縮放，但是運行速度慢，穩定性不高，不適合實時的視頻穩像。

由此可見，現有技術存在只能求出在水平和垂直方向的位移量或者可以求出旋轉和縮放，但是運行速度慢，穩定性不高，不適合實時的視頻穩像的技術問題。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種基于中心映射的快速穩像方法，由此解決現有技術存在只能求出在水平和垂直方向的位移量或者可以求出旋轉和縮放，但是運行速度慢，穩定性不高，不適合實時的視頻穩像的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種基于中心映射的快速穩像方法，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。

進一步的，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)假設縮放系數為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：