[发明专利]数字图像稳定化方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于数字图像稳定化的方法，用于将平移和/或旋转中不希望的摄影机运动(所谓的抖动)从由所述摄影机拍摄的原始图像序列中去除，并获得稳定图像序列。例如，这种方法可用于低档/中档数字电影摄影机或移动电话。本发明还涉及一种用于实现所述稳定化方法的相应系统。

背景技术

众所周知，数字图像稳定化方法(为简便起见，此后将数字图像稳定化方法称为“DIS”)的目的是消除不希望的摄影机运动或抖动，产生只显示希望的摄影机运动的序列，从而提供令人满意的视觉体验。抖动被定义为附加在摄影机有意运动(特别是平移和/或旋转)上的不希望图像的位置波动。在大多数现有技术DIS系统中，在两个连续帧(有时分别被称为t和t-1)之间进行运动估计，以获得由被称为“全局运动矢量”(以下“GMV”)的矢量所表示的图像帧的全局运动。因此，该运动只表示连续帧之间的平移运动，而据此实施的抖动校正只校正平移抖动。

这种校正是不够的。事实上，通常抖动还具有旋转的性质，或者是纯粹地旋转，或者混合了平移抖动分量。实际上，一旦去除了平移抖动，残留的旋转分量将变得愈加明显。

此外，大多数既支持旋转校正又支持平移校正的现有技术系统，既复杂又昂贵。作为此类方法的一个实例，值得一提的是，可以引用：Mc Reynolds等人发表于“Proceedings of the Conference VisionInterface 1999”的论文：“Stabilization of infra-red aerialimage sequence using robust estimation”。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种低成本并易于在移动设备中实现的、去除平移和旋转抖动的方法。

为此，依照本发明的方法包括以下三个主要步骤：

-第一步骤，估计所述电影摄影机的全局运动，包括子步骤：计算所述图像(Img)预定部分的块运动矢量、确定各所述部分的宏块并将当前图像的所述宏块与前一图像的宏块进行匹配、以及由所述块运动矢量推导出描绘所述摄影机运动的平移矢量和旋转角矢量；

-第二步骤，通过分离有意运动和无意运动，滤波并提取出所述抖动，包括子步骤：平移矢量滤波和旋转角滤波；以及

-抖动补偿的第三步骤，根据所述提取出的抖动，对所述原始图像序列进行补偿，以获得所述的稳定图像序列。

依照本发明的方法检测并去除平移和旋转抖动且成本低。此外，该方法易于实现。

该方法的某些基本步骤本身是众所周知的。已公开于出版物、专利或专利申请。例如，S-J Ko等发表于“IEEE Transactions on ConsumerElectronics”(第45卷，第3期，598-603页，1999年8月)的“FastDigital Stablizer Based on Gray-Coded Bit-Plane Matching”公开了一种二进制运动估计的用途。美国Stanford大学的Chen发表于“EE392JProject Report，Winter，filtering method”的“Video Stablization AlgorithmUsing a Block-based Parametric Motion Model”公开了一种应用于块运动矢量的最小均方解的用途。题为“Method and system for stabilizingvideo data”(Stephane Auberger等人)的国际专利申请示教了一种平移抖动的滤波方法。S.Ertürk发表于Proceedings of the 2^nd InternationalSymposium on Image and Signal Processing and Alalysis 2001，266-271页的文章“Motion vector integration(MVI)versus frame positionsmoothing(FPS)”也描述了一种类似的方法。

然而，依照本发明的方法具体包括以下特定的步骤和特征：

-使用用于执行块运动搜索的二值纹理指示器；

-通过“绝对误差和”(“SAD”)阈值机制加速并改进运动搜索；

-在解方程组前对BMV进行彻底修剪(pruning)；

-对方程组的解应用舍弃准则；以及(旋转+平移)滤波和边界检查步骤。