[发明专利]一种电子稳像的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及数字视频处理技术领域，尤其涉及一种电子稳像的方法及装置。

背景技术

摄像机在很多场合下会出现抖动，尤其是使用高倍放大的镜头的情况下。摄像机如果固定在建筑物或柱子上，当有风时会出现晃动；如果安装在机器（如车、飞机、船等）、加热通风设备、空调、PTZ云台等所有震动的场合上的摄像机则都会引起震动，导致获得的图像信息不稳定、模糊。而这种不稳定的图像对于观察者会产生疲劳感，从而导致误判和漏判；对于目标自动识别系统则会导致漏警和虚警。所以，摄像系统的稳像是一个十分重要的问题，特别是在长焦距、高分辨率的监视跟踪系统中则更加突出。 

现有通常采用的稳像方法有三种，即主动稳像，被动稳像和电子稳像。主动稳像是安装陀螺稳定平台稳定摄像系统，陀螺稳定平台主要是衰减低频振动。被动稳像是采用减振装置来隔离载体的振动，抑制高频振动对摄像机的影响。但是，由于高精度的陀螺稳定平台不仅结构复杂，体积大、价格昂贵、功耗大，而且在有的场合无法使用。所以，提出一种新型的稳定方法——电子稳像技术来实现视频的稳定。数字化的电子稳像与传统的光学稳像、机电结合的稳像方法相比，电子稳像具有易于操作、更精确、更灵活、体积小以及价格低、能耗小等特点，同时由于大规模集成电路技术的不断提高，又便于实现设备的小型化。电子稳像技术是综合电子，计算机，数字信号处理等技术为一体的新一代实现图像序列稳定的技术。电子稳像技术由于它本身具有的精度高、实时性强、功耗低、便于集成化等优点，具有广阔的发展前景。

电子稳像算法主要包括以下三个步骤：1）运动估计，估计出当前帧与前一帧间的运动参数，得到全局运动参数；2）运动滤波，对全局运动参数进行滤波，得出有意运动矢量和无意随机运动矢量；3）运动补偿，利用滤波得到的补偿参数对视频序列进行逐帧补偿。

其中，运动估计是电子稳像的核心技术，其准确性与稳定性直接影响着整个系统的性能。国内外的研究人员进行了广泛而有益的探索，提出了各种各样的运动矢量估计算法，这些方法大致分为基于像素值与基于特征两类，基于像素值的方法容易受到光照变化和噪声的影响，基于特征的方法在特征提取时花费的计算量较大，这些方法都面临着计算量和存储量较大的缺点。

发明内容

本发明的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本发明而学习。

为克服现有技术电子稳像方法存在的不足，本发明提供一种电子稳像的方法和装置，采用基于图像感知哈希技术的电子稳像方法，使得电子稳像效率更高、性能更好。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

根据本发明的一个方面，提供一种电子稳像的方法，包括下列步骤：

S1.采集第一帧图像数据，在图像中选取至少两个区域，计算每个区域对应的哈希序列，将所得到的哈希序列进行存储，用于下一帧图像的运动估计；

S2.读取下一帧图像数据，在当前帧图像中分别找到与所存储的哈希序列匹配的区域位置；

S3.选出匹配点对，利用选出的匹配点对来计算全局运动参数； 

S4.对所得到的全局运动参数进行运动滤波；

S5.利用滤波后的全局运动参数对抖动图像进行校正，获得稳定的视频流。

根据本发明的一个实施例，还包括下列步骤：

S6.在当前帧的原图像中选取至少两个区域，计算每个区域对应的哈希序列，将所得到的哈希序列进行存储，替换上一帧图像的感知哈希序列，用于下一帧图像的运动估计。

根据本发明的一个实施例，计算区域对应的哈希序列的步骤如下：

a1.将所述区域转换成灰度图；

a2.计算灰度图的梯度图，并计算梯度图的均值；

a3.将该区域的每一个梯度值与梯度均值比较，如果梯度值大于或等于梯度均值，则哈希值为1，否则，哈希值为0；遍历该区域的每一个像素点做同样的操作，即得该区域对应的哈希序列。

根据本发明的一个实施例，在该步骤S2中，在当前帧图像中找到与所存储的哈希序列匹配的区域位置的步骤如下：

在当前帧图像中选取与所存储的哈希序列对应的上一帧图像的区域附近的区域作为搜索范围，在搜索范围内逐个像素移动，计算各像素点所对应的区域的哈希序列，再确定当前帧图像中的像素点所对应的区域与所存储的哈希序列对应的上一帧图像的区域的相似性，如果相似，则该像素点匹配成功，否则，认为该像素点匹配失败，继续匹配下一个像素点所对应的区域，直到遍历完整个搜索范围。