[发明专利]基于特征直线的船载摄像系统电子稳像方法

说明书

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，特别是涉及一种电子稳像的方法，可应用于船载摄像系统的稳像技术。

背景技术

电子稳像技术已经在稳像领域得到了验证和广泛应用，作为摄像系统载体的舰船常常受风浪的影响，造成船体姿态变化大，船体振动剧烈，使得在监视器上获得的图像信息不稳定、模糊现象十分严重，因此船载电子稳像技术也应运而生。

现阶段电子稳像的方法有许多，如公开的“电子稳像方法与系统”专利申请(公开号是CN101692692A)，该方法主要是在参考帧和当前帧中截取运算区域和参考区域，再采用搜索窗对运算区域进行螺旋搜索得到最匹配块，从而得到每个参考块的运动矢量，由此计算出当前帧图像的帧间运动矢量，对其进行平滑并累加得到每帧图像的抖动运动矢量，并与设定的阈值进行比较判断是否要进行运动补偿。由于该方法的运算量较大导致无法保证实时性，在实际操作中设备很难设定阈值。同时，由于该方法需要对图像特征进行匹配，所以需要选择较多的图像特征，从而导致该方法很难适用于画面变化不大、图像特征较少的航海摄像系统中。

近年来也公开了一些关于船载电子稳像的方法，如杨常青等人发表的“舰载光电成像系统的电子稳像技术研究”论文(中国科协第四届优秀博士生学术年会，2006年，第1328-1333页)，该论文公开的方法是将传统的光流场求解技术与特征匹配相结合，通过粗分辨率下光流场求解，可以得到粗略的运动分量。再将这些分量作为特征点匹配的概略指导，即优先在该方向下求取特征点的匹配点对。然后，利用匹配点求取的精确的运动分量，返回去指导光流场精确计算。该方法在解决光流法的实时性问题上采用了矢量块分割方法，保证了一定的实时性，但是仍然存在许多不足之处：其一，该算法中利用了特征点匹配，当特征点选择较少时，虽然减少了过程中的计算量，却无法保证匹配的高准确率，从而导致参数求解精度不高；当特征点选择较多时，在匹配过程中计算量会大大增加。其二，该算法中同时利用了光流场，光流场求解技术很难保证稳像的实时性。该算法中采用了矢量块分割方法来缓解光流场带来的实时性问题，但实时性问题依然存在。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种利用航海摄像系统中的图像背景特征和hough变换提取海天线，并以海天线作为特征直线代入特征直线关系式求出其特征参数得到旋转角和Y方向的偏移量，实现运动补偿的稳像方法。

为了实现上述目的，本发明的步骤如下：

(1)选取参考帧、读入当前帧。对正在进行拍摄的视频图像，从其中选取一帧平稳的图像作为参考帧，依次读入正在进行拍摄的视频图像序列作为当前帧。

(2)图像二值化。

2a)分别将每帧中所有像素点求和，将该和值除以总像素的个数得到的图像平均灰度值即为该帧图像的二值化阈值。

2b)将步骤(1)中选取的参考帧和当前帧每一点的像素与步骤2a)中获取的阈值进行比较，所有像素点比较后得到的结果构成二值化图像。

(3)边缘检测。对步骤(2)得到的参考帧和当前帧二值图像进行sobel算子边缘检测，得到参考帧和当前帧二值图像的边缘检测图像。

(4)提取不连续的海天线。利用Hough变换提取出步骤(3)的边缘检测图像中不连续的海天线。

(5)拟合参考帧、当前帧海天线。采用最小二乘法将步骤(4)中提取出来的不连续海天线拟合成连续的特征直线，输出拟合好的参考帧、当前帧海天线。

(6)水平投影参考帧、当前帧海天线。将步骤(5)输出的参考帧、当前帧海天线分别进行水平投影，在坐标轴上得到所有点的纵坐标，再将所有点的纵坐标求和，将该和值除以投影点的总个数，得到参考帧、当前帧海天线的平均坐标值。

(7)求解直线方程。分别在步骤(5)输出的参考帧、当前帧海天线上任意取3点，将该3点的横纵坐标对应的x、y数值分别代入直线方程ax+by+c＝0中，方程联立求解得到参考帧、当前帧的海天线直线方程参数a、b、c。

(8)计算平移量。将步骤(6)得到的参考帧海天线的平均坐标值与当前帧海天线的平均坐标值相减，得到垂直方向的平移量Δy。

(9)求偏转角。将由步骤(7)得到的参考帧海天线的直线方程参数和当前帧海天线的直线方程参数代入旋转角和特征直线参数之间的对应关系式，得到偏转角Δθ。

(10)平移并旋转。对步骤(1)的当前帧图像垂直平移Δy数值，将平移后的图像再旋转Δθ，得到稳像图像并输出。

本发明与现有技术相比具有以下优点：