[发明专利]一种视频卫星在轨视频稳像方法

摘要

一种视频卫星在轨视频稳像方法，涉及一种针对视频卫星的在轨视频稳像的方法，解决现有视频卫星稳像方法存在硬件结构复杂以及算法复杂度高，导致不利于星上嵌入式实现的问题，本发明采用相位相关+图像截取+光流稳像的方法对视频卫星影像进行稳像。首先依据现有视频卫星成像特点，连续两帧影像间差异以平移为主，采用相位相关法对图像平移量进行判断；再通过对截取后的小块图像计算角点，生成原始图像对应的全局角点；最后采用光流和RANSAC方法实现高精度稳像，避免了星上定位定姿设备固有精度误差对稳像的影像，实验中采用长光卫星技术有限公司的视频卫星下传的视频图像，验证了该发明的实用性。

主权项

一种视频卫星在轨视频稳像方法，其特征是，该方法由以下步骤实现：步骤一、图像预处理；步骤一一、连续读取两帧视频图像，分别记作参考图像I1和待稳像图像I2，截取两幅图像的特定区域分别记为图像I'1和图像I'2，采用傅里叶变换方法，计算图像I'1和图像I'2的平移量；步骤一二、对参考图像I1进行裁剪和对待稳像图像I2进行平移；根据步骤一一中获得的图像I'1的平移量对参考图像I1进行上下、左右裁剪量解析，根据图像I'2的平移量对待稳像图像I2进行上下、左右平移量解析；若Δx'＞roi/2，则x轴方向的平移量mx＝Δx'‑roi，表示待稳像图像I2右部分向左移动‑mx个像元，同时表示参考图像I1保留左部分，右部分‑mx列像素置零；若Δx'＜roi/2，则x轴方向的平移量mx＝Δx'，表示待稳像图像I2的左部分向右移动mx个像元，同时表示参考图像I1保留右部分，左部分mx列像素置零；若Δy'＞roi/2，则y轴方向的平移量my＝Δy'‑roi，表示待稳像图像I2的y方向的上部分向下移动‑my个像元，同时表示参考图像I1保留下部分，上部分‑my行像素置零；若Δy'＜roi/2，则y轴方向的平移量my＝Δy'，表示待稳像图像I2的下部分向上移动my个像元，同时表示参考图像I1保留上部分，下部分my行像素置零；所述Δx'和Δy'分别为图像I'1和图像I'2的在x轴和y轴方向的平移量，roi为图像特定区域的中心；对参考图像I1进行裁剪后生成新的参考图像I4，对待稳像图像I2进行平移后生成新的待稳像图像I3；步骤一三、图像分块选择；对步骤一二中获得的新的参考图像I4的四角选择小块图像，分别记作小块图像S1、小块图像S2、小块图像S3和小块图像S4以及中心区域的小块图像S5；首先对步骤一二中获得的mx和my的正负值进行判断；若my＞0，则小块图像S1和小块图像S2的行选择从(my+1)像元位置开始选择，若my＜0，则小块图像S3和小块图像S4的截至行为(‑my‑1)行；若mx＞0，则小块图像S1和小块图像S3的列为(mx+1)列；若mx＜0，则小块图像S2和小块图像S4的截止列为(‑mx‑1)列；对新的待稳像图像I3进行小块选择，对应的五个小块图像分别记为小块图像S'1、小块图像S'2、小块图像S'3、小块图像S'4及小块图像S'5，小块图像S1和小块图像S'1、小块图像S2和小块图像S'2、小块图像S3和小块图像S'3、小块图像S4和小块图像S'4、小块图像S5和小块图像S'5分别组成五对图像，再对每对小块图像进行数字域降采样；步骤二、图像角点计算；步骤二一、图像强角点计算，采用Sobel梯度算子，首先计算小块图像S1的一阶梯度和二阶梯度，再采用二阶导数的自相关矩阵计算小块图像S1的强角点坐标值；步骤二二、设置小块图像S1的强角点周围的多组梯度以及相关向量的点集为0，求解小块图像S1的亚像素角点坐标值；步骤三、单应矩阵求解；采用光流金字塔分解法寻找获得小块图像S1的亚像素角点坐标值在小块图像S'1中运动的新位置坐标；然后分别计算另外四对小块图像的亚像素角点坐标值和运动的新位置坐标；根据步骤一三的分块原则，获得新的参考图像I4和新的待稳像图像I3的角点坐标和运动坐标值；再采用RANSAC算法计算单应矩阵；步骤四、采用透视变换法将新的参考图像I4与新的待稳像图像I3进行稳像。