[发明专利]基于多分辨率灰度投影的电子稳像方法有效

专利信息
申请号: 201610814950.7 申请日: 2016-09-09
公开(公告)号: CN106375659B 公开(公告)日: 2019-06-11
发明(设计)人: 程德强;王睿;郭政;徐祖倩;刘海;张国鹏;丁丁 申请(专利权)人: 中国矿业大学
主分类号: H04N5/232 分类号: H04N5/232
代理公司: 北京远创理想知识产权代理事务所(普通合伙) 11513 代理人: 卫安乐
地址: 22111*** 国省代码: 江苏;32
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摘要: 发明提供一种基于多分辨率灰度投影的电子稳像方法,包括:步骤1、利用下采样的当前图像和参考图像确定是否有前景局部运动物体,并以此获取获取全局运动矢量;步骤2、采用实时粒子滤波方法,在滤除随机抖动的同时保留摄像机自身的主动扫描运动;步骤3、通过可变的参考帧,采用自适应相邻帧补偿方法以消除相邻帧累积误差。
搜索关键词: 基于 分辨率 灰度 投影 电子 方法
【主权项】:
1.一种基于多分辨率灰度投影的电子稳像方法,其特征在于,包括:步骤1、利用下采样的当前图像和下采样的参考图像确定是否有前景局部运动物体,并以此获取全局运动矢量;步骤2、采用实时粒子滤波方法,在滤除随机抖动的同时保留摄像机自身的主动扫描运动;步骤3、通过可变的参考帧,采用自适应相邻帧补偿方法以消除相邻帧累积误差;所述步骤3具体包括:步骤31、将起始帧作为参考帧,并根据以下对抖动图像进行补偿;其中,v(n)表示当前帧的运动补偿矢量,i表示参考帧,m(i)表示获取的帧间运动矢量;步骤32、比较v(n)是否大于预设阈值T;如果|v(n)|>T,则累积值已达到最大值,需要更换参考帧,以当前帧确定为新的参考帧,令v(n)=m(n),返回步骤31;否则直接返回步骤31;所述步骤1具体包括:步骤11、提取当前图像,并确定参考图像;分别对当前图像和参考图像进行直方图均衡化处理以提高图像的对比度;步骤12、然后分别对所述当前图像和参考图像多次进行下采样以获取n层多个不同分辨率的图像;步骤13、分别获取当前图像和参考图像的低分辨率图像,并分别对当前图像和参考图像的低分辨率图像的预定子区域进行行列投影,并通过基于二分查找法的搜索方法计算预定子区域的第一运动矢量V1;然后分别对当前图像和参考图像的低分辨率图像的非预定子区域的其他区域进行行列投影,并通过基于二分查找法的搜索方法计算所述其他区域的第二运动矢量V2;步骤14、将第一运动矢量V1与第二运动矢量V2的差值与预设阈值T进行比较;如果|V1‑V2|≤T则没有前景局部运动物体,跳转到步骤15;如果|V1‑V2|>T则有前景局部运动物体,跳转到步骤16;步骤15、计算全局运动矢量V;所述全局运动矢量V=V1×2n‑1,其中n为采样层数,步骤结束;步骤16、将原始的参考图像和当前图像进行分块,并逐一确定参考图像和当前图像的分块之间的对应关系,然后将每一对对应的子块之间通过灰度投影算法获取每一子块的运动矢量,并将所有运动矢量通过统计最多样本值法求取运动矢量V3作为全局运动矢量V;V=V3;所述步骤2具体包括:步骤21、初始化步骤,包括:图像序列的帧数为m,其中第k帧全局运动矢量的变化量为(Δxm,Δym);在m=0时进行初始化处理,采样获取初始粒子集每个粒子同时代表了一对值;根据估计窗宽度k,混合分布权值初值则通过以下方法对粒子进行采样:其中,λ为常数,取值范围为λ∈[‑1,1],m'表示运动补偿的最大量;步骤22、估计窗内粒子滤波运算l=1,2...,k步骤,包括:步骤22a、系统转移方程及观测方程步骤:当视频图像更新到第m帧时,首先将粒子集按权值分成k个子粒子集此时每一个粒子状态空间模型为此时状态转移矩阵为其中,α,β为常量,O表示均值为零白噪声;计算后可获得并将认定为观测量;粒子之间的相似度定义如下:则观测概率密度函数为其中,σ为常数;此时,粒子权值的递推公式为归一化权值为:步骤22b、重采样步骤:设重采样阈值为Nth,当Nth≥Nef时,对替代更换获得新的粒子集并且将全部粒子的权值设定为步骤22c、获取m帧状态估计值步骤:单个观测值的后验概率密度函数为:则第m帧状态估计值为:步骤23、混合分布权值求取l=1,...,k步骤,具体包括:步骤23a、由均匀采样初始轨迹粒子集步骤23b、根据步骤(2)计算新粒子权值步骤23c、计算步骤23d、归一化步骤23e、设初值为1/k,由式(1)和(2)用梯度下降法求获得估计值即为所求的全局运动矢量变化量(Δxk,Δyk),将Δxk和Δyk分别临帧相加就可获得最终的运动补偿矢量。
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