[发明专利]一种空基平台悬停视频稳像方法

权利要求书

1、一种空基平台悬停视频图像稳定的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)首先指定一帧初始参考帧，应用尺度不变特征变换的特征提取方法提取同一序列两帧图像的至少三个特征点；

(2)根据步骤(1)所提取的特征点，以欧式距离为相似性测度，对所述的特征点进行初始匹配，形成初始匹配点对；

(3)对初始匹配点对，以背景特征点相对位置不变特性，对特征点进行进一步筛选，去除错配的特征点对以及位于运动目标上的特征点对，得到最终匹配点对；

(4)以步骤(3)所得的最终匹配点对为参数，采用六参数仿射变换模型求解出模型参数；

(5)采用步骤(4)所得的模型参数进行图像的校正补偿，实现固定帧匹配；

(6)每隔一定帧数，更新初始参考帧，将当前图像前一帧已稳定的图像作为新的参考帧。

2、根据权利要求1所述的一种空基平台悬停视频图像稳定方法，其特征是：所述步骤(1)中采用尺度不变特征变换的特征提取方法对图像进行特征点提取与匹配主要通过以下步骤实现：

(a)高斯尺度空间生成：该尺度空间是由图像与不同的高斯函数卷积得到的；

(b)空间极值点检测：相邻尺度的高斯差分核与图像卷积后生成的高斯图像两两相减即生成高斯差分尺度空间DOG scale-space，某一个采样点，与其同尺度的8个相邻点及上下相邻尺度对应的9×2个点共26个点比较，确保在尺度空间和二维图像空间都检测到极值点，即关键点；

(c)关键点方向分配：利用关键点邻域像素的梯度方向分布特性为每个关键点指定方向参数，使算子具备旋转不变性，在以关键点为中心的邻域窗口内采样，并用直方图统计邻域像素的梯度方向，直方图的峰值代表该关键点邻域梯度的主方向，即作为该关键点的方向；

(d)特征点描述字生成：以关键点为中心取16×16的窗口，以关键点为中心，在其4×4邻域内计算8个方向的梯度直方图，绘制每个梯度方向的累加值，即形成一个种子点，一个关键点可由16个种子点组成，每个种子点有8个方向向量信息，最终形成128维的SIFT特征向量；

(e)特征点匹配：采用关键点特征向量的欧式距离作为两帧图像关键点的相似性判定度量。取参考图像中的某个关键点，并找出当前待稳定图像中与其欧式距离最近的前两个关键点，若最近距离/次近距离的值小于某个阈值，则接受这一匹配点对。

3、根据权利要求1所述的一种空基平台悬停视频图像稳定方法，其特征是，所述的步骤(3)采用背景特征点相对位置不变特性，去除初始匹配中错配及位于运动目标上的特征匹配点对，该方法建立在视频序列图像只存在旋转与平移运动，缩放作用可以被忽略的基础上。

4、根据权利要求1所述的一种空基平台悬停视频图像稳定方法，其特征是，所述的步骤(3)中的背景特征点相对位置不变特性，是指参考帧中背景特征点之间的距离与当前帧中与之匹配的特征点之间对应的距离之比值约为1。

5、根据权利要求1所述的一种空基平台悬停视频图像稳定方法，其特征是，所述的步骤(3)采用背景特征点相对位置不变特性，去除初始匹配中错误匹配的特征匹配点对及位于运动目标上的特征匹配点对，具体步骤如下：

(a)假设由SIFT特征匹配得到n对初始匹配点，参考帧图像中的初始匹配点分别为M1、M2、M3...Mn，当前图像中的候选匹配点为N1、N2、N3...Nn，M1与N1对应匹配，M2与N2对应匹配，依此类推，Mn与Nn对应匹配，则M1与M1、M2、M3...Mn的相对距离为d11、d12、d13...d1n，N1与当前图像的匹配点N1、N2、N3...Nn之间的距离分别为d’11，d’12，d’13...d’1n，相对距离之比分别为的d11/d’11，d12/d’12，d13/d’13...d1n/d’1n。其它点亦同；

(b)设定d/d’的比值阈值threshold1，若d/d’的比值大于该阈值，则累计该点对应的计数器，每一对匹配点对对应一个计数器值；

(c)将n个点遍历后的计数器按照从大到小的顺序排序，设定所要取的点的比例threshold2，取n*threshold2个匹配点对作为六参数仿射变换模型的参数，计算模型参数，进行稳定校正补偿。

6、根据权利要求1所述的一种空基平台悬停视频图像稳定方法，其特征是，所述的步骤(6)中的每隔一定帧数，更新初始参考帧，具体设置为：设该间隔为k，则经过k帧之后，将第k帧稳定后的图像作为新的参考帧，利于更准确提取特征点并进行较准确的特征点匹配，提高了算法的精度，保证了稳定的效果；一般情况下，k取值为5～10；即每隔5-10帧更新初始参考帧可以有效改善甚至避免由于特征点错误匹配点对和位于运动目标特征点对带来的影响。