[发明专利]一种基于光流相机的云台稳像系统

权利要求书

1.一种基于光流相机的云台稳像系统，其特征在于：包括：

云台模块：主要由驱动板、电机和惯性测量单元组成，载有光流相机模块和主相机模块，通过测量周围环境的抖动信息并控制电机实现机械稳像；

主相机模块：位于云台模块的上方，采用短焦光学结构镜头，用于对周围环境进行光学成像，获取所需环境图像信息；

光流相机模块：位于云台模块的上方，采用长焦光学结构镜头，用于采集连续多帧实时运动图像序列，并通过分析计算获得第M帧图像相对于上一帧图像沿两轴的实时像素偏移量(ε_x(M),ε_y(M))；

处理模块：接收主相机模块采集的图像序列和光流相机模块输出的实时像素偏移量(ε_x(M),ε_y(M))，并应用累加定标原理确定出主相机模块所采集的第N帧图像相对于上一帧图像沿两轴的总像素偏移量(S_x(N),S_y(N))，然后执行数据处理程序实现运动滤波并获得用于稳像的主相机模块所采集的第N帧图像相对于上一帧图像间沿两轴抖动像素偏移量(e_x(N),e_y(N))，最后利用该抖动像素偏移量对不稳定视频图像序列进行运动补偿，进而实现稳像；

所述主相机模块与光流相机模块刚性连接并固定在云台模块上，即二者具有固定的空间位置关系，进而通过光流相机模块测量的沿两轴实时像素偏移量(ε_x(M),ε_y(M))可以推算出主相机模块所采集的第N帧图像相对于上一帧图像间沿两轴的总像素偏移量(S_x(N),S_y(N))；

所述光流相机模块的采集帧率要远远高于主相机模块，在主相机模块采集相邻两帧图像时，光流相机模块完成了多次图像采集和偏移量计算，对该偏移量进行累加求和并乘以由定标原理确定的比例系数可得主相机模块相邻两帧图像间的总像素偏移量，其原理计算公式为：

式中M₂和M₁分别表示主相机模块在采集第N帧和第N-1帧图像时，所对应的光流相机模块的采集帧序号；K表示由定标原理确定的两个像素偏移量之间的比例系数。

2.根据权利要求1所述的一种基于光流相机的云台稳像系统，其特征在于：

所述云台稳像系统既能补偿由于相机旋转运动引起的图像旋转，也能补偿图像偏移量，克服了传统云台稳像系统无法有效补偿图像偏移量的问题；所述云台稳像系统采用光流相机模块作为运动信息捕捉器件。

3.根据权利要求1所述的一种基于光流相机的云台稳像系统，其特征在于：

所述总像素偏移量(S_x(N),S_y(N))包含主相机模块由于主动运动引起的主运动像素偏移量(E_x(N),E_y(N))和由于环境抖动造成的抖动像素偏移量(e_x(N),e_y(N))；通过基于高斯函数拟合的方法获得主运动像素偏移量进而计算出抖动像素偏移量：

(e_x(N),e_y(N))＝(S_x(N),S_y(N))-(E_x(N),E_y(N)) (3)

所述处理模块根据抖动像素偏移量(e_x(N),e_y(N))对主相机模块所采集的不稳定图像序列进行按帧运动补偿和校正，进而实现稳像。