[发明专利]一种机载视频稳像方法

摘要

本发明涉及一种机载视频稳像方法，其特征在于：首先利用惯性平台上进行一次稳定，去除旋转角度大于5度的较大的抖动干扰，然后再利用电子稳像进行二次精稳。在二次精稳中，用灰度投影算法对局部运动矢量进行估计，并基于仿射变换模型估计帧间的平移和旋转量，通过对当前图像进行反向旋转和平移来达到补偿的目的。利用本发明方法，可有效有效消除机载视频旋转、抖动等干扰，与传统的单模稳定方法相比，可以减少运算时间，提高稳像效率，更好的满足实时性的要求。

主权项

1.一种机载视频稳像方法，其特征在于步骤如下：步骤1：利用惯性稳定平台得到旋转角度小于5°的机载视频图像，采用基于图像全分布固定块的方法在该机载视频图像352×240的帧选择16个固定块；以机载视频图像相邻两帧中前一帧为参考帧，后一帧为当前帧；以当前帧中任意一点为坐标点，以该点为中心的匹配块的平移位移矢量来代替该点的位移矢量，用灰度投影算法计算该匹配块的平移位移矢量，得到该坐标点在参考帧中的对应坐标：xj=xi+Δx1yj=yi+Δy1]]>式中：(x_i，y_i)表示机载视频图像当前帧中的像素坐标，(x_j，y_j)表示机载视频图像参考帧中对应的像素坐标，(Δx₁，Δy₁)表示机载视频图像中匹配块的平移运动参数；所述每个匹配块的大小为25×25；步骤2：对该帧机载视频图像建立描述机载视频图像运动状态的仿射运动模型：xjyj=1-θθ1xiyi+ΔxΔy]]>式中：θ表示机载视频图像旋转角度，(Δx，Δy)表示机载视频图像平移运动参数；步骤3：按照步骤1的方法，在机载视频图像当前帧中的像素坐标中任选2组点的坐标(x_i，y_i)、(x′_i，y′_i)求出其在参考帧中对应的坐标(x_j，y_j)、(x′_j，y′_j)，对仿射运动模型三个未知参数θ，Δx和Δy进行求解，具体步骤如下：步骤a：根据仿射运动模型建立求解2组点的方程：xj-xi=-θyi+Δxyj-yi=θxi+Δyxj′-xi′=-θyi′+Δxyj′-yi′=θxi′+Δy,]]>令：A=-yi10xi01-yi′10xi′01,]]>x=θΔxΔy,]]>b=xj-xiyj-yixj′-xi′yj′-yi′,]]>将上述方程记为Ax＝b，得到F(x)最小二乘解的求解公式：minF(x)=(b-Ax)T(b-Ax)T=Σi=14(bi-Σj=13aijxj)2]]>式中：min表示求最小二乘解，F(x)表示多元函数，T表示矩阵的转置，表示把i＝1到i＝4这4个对应运算数值加到一起，表示把j＝1到j＝3这3个运算数值加到一起，a_ij表示的是矩阵A中对应第i行，第j列的数值；步骤b：对minF(x)=(b-Ax)T(b-Ax)T=Σi=14(bi-Σj=13aijxj)2]]>求偏导得到多元函数F(x)的驻点，步骤为：1)∂F∂xk=0,]]>k＝1，2，3；2)∂∂xkΣj=1naijxj=aik,⇒∂∂x(Ax)=Ak;]]>3)∂F∂xk=-AkT(b-Ax)-(b-Ax)TAk=-2AkT(b-Ax)=0,]]>k＝1，2，…，n；得到A^TAx＝A^Tb；式中：F表示F(X)的简化形式，表示对多元函数F(X)求关于x的偏导，k表示的是x的下标个数，a_ik表示的是矩阵A中对应第i行，第k列的数，a_ij表示的是矩阵A中对应第i行，第j列的数，A^TA表示n阶方阵，A^Tb表示的是n维列向量；步骤c：令r(A^TAx)＝n，根据A^TAx＝A^Tb求得θ，Δx和Δy三个未知量的数值；式中：r表示矩阵A^TAx的置；步骤4：得到θ，Δx和Δy后，对该帧图像进行反向旋转θ角度，反向平移Δx和Δy来达到补偿目的，得到该帧机载视频图像去除扰动后的稳定图像；针对每帧机载视频图像重复上述步骤1～步骤4，得到去除扰动后的机载视频。