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基于改进特征点匹配的电子稳像算法研究

作 者: 孙平
导 师: 邹丽新
学 校: 苏州大学
专 业: 检测技术与自动化装置
关键词: 电子稳像 特征提取 特征匹配 运动估计 运动补偿
分类号: TP391.41
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
下 载: 300次
引 用: 7次
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内容摘要


电子稳像是一种新型的视频图像序列稳定技术,它利用计算机数字图像处理和电子技术相结合的方法来实现图像序列的稳定。由于具有稳像精度高、体积小、功耗低、成本低以及易于操作等优点,电子稳像技术已被广泛用于摄像机抖动的检测和消除,视频压缩,运动目标的检测和跟踪,以及图像拼接等领域。本课题在苏州大学现代光学技术研究所“天巡一号小卫星CCD相机研制”的项目资助下,对电子稳像技术进行了深入研究,有效地实现了视频图像的实时稳定。论文阐述了电子稳像的基本原理、基本方法和处理过程,并讨论了其实现的关键技术。介绍了电子稳像中几种常见的典型算法,同时分析了各算法的优缺点,并针对本课题的要求,分析了实时电子稳像的特点,明确实时稳像算法的要求,最终确定采用基于特征点匹配的电子稳像算法。论文在研究传统的特征点匹配电子稳像算法的基础上,提出了一种改进的特征点匹配算法的电子稳像技术。此方法通过合理的区域划分,进行图像的特征点提取;然后根据特征点集内具有稳定相对位置的结构特征,采用距离不变准则,对特征点的有效性进行验证,保证各点的局部运动具有良好的全局一致性,建立二维运动模型进行全局运动估计;最后利用均值滤波的方法来进行运动补偿,从而实现图像序列的稳定。在进行特征点提取的过程中,课题研究了几种典型的特征点提取算法,并进行实验室仿真和分析,根据本课题要求选取基于Log操作数边缘点提取方法,并采用图像多分辨率分层技术来提高算法的计算速度。此外,论文介绍了电子稳像算法的评价方法。同时还建立电子稳像的软件仿真平台,对基于改进特征点的电子稳像算法进行了稳像处理研究,并利用评价方法对稳像效果进行分析,实验结果表明此算法具有良好的稳像效果。

全文目录


中文摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章 绪论  8-14
  1.1 视频稳定的研究背景及意义  8-11
  1.2 电子稳像技术发展状况  11-13
    1.2.1 国外发展状况  11-12
    1.2.2 国内发展状况  12-13
  1.3 本课题的主要研究内容  13
  1.4 本章小结  13-14
第二章 电子稳像技术的原理  14-26
  2.1 电子稳像技术介绍  14-17
    2.1.1 电子稳像技术的概念  14
    2.1.2 电子稳像技术的研究对象  14-17
  2.2 电子稳像的基本原理与方法  17-19
  2.3 电子稳像的数学模型  19-21
    2.3.1 摄像机运动与图像运动的关系  19-20
    2.3.2 图像运动的数学模型  20-21
  2.4 主要电子稳像方法  21-25
    2.4.1 块匹配法(BMA)  22
    2.4.2 灰度投影法(PA)  22-23
    2.4.3 特征量跟踪算法(FTA)  23-24
    2.4.4 位平面匹配法(BPM)  24-25
  2.5 本章小结  25-26
第三章 基于特征点的电子稳像算法研究  26-35
  3.1 选择基于特征点的电子稳像算法的原因  26-27
  3.2 基于特征点的电子稳像算法原理  27-28
  3.3 改进的特征点稳像算法  28-34
    3.3.1 图像区域的划分和代表点的选取  28-29
    3.3.2 有效运动向量的判定及局部运动向量估计  29-30
    3.3.3 全局运动向量估计与运动补偿  30-34
  3.4 本章小结  34-35
第四章 特征点的提取方法及匹配  35-47
  4.1 特征点的提取方法  35-40
    4.1.1 基于高斯-拉普拉斯操作数的边缘点提取  35-37
    4.1.2 基于Harris算法的角点提取  37-38
    4.1.3 基于Moravec操作数的兴趣点提取  38-40
  4.2 特征点的匹配  40-42
  4.3 特征提取方法评价因子  42-43
  4.4 实验结果与分析  43-46
  4.5 本章小结  46-47
第五章 实验研究与算法评价  47-55
  5.1 仿真实验预处理  47-48
    5.1.1 仿真图像序列  47-48
    5.1.2 图像预处理  48
  5.2 基于改进特征点匹配的电子稳像处理实验  48-50
    5.2.1 特征点提取与匹配  49
    5.2.2 运动向量估计及补偿  49-50
  5.3 电子稳像质量的评价方法  50-53
    5.3.1 系统的保真度  50-53
    5.3.2 稳像系统的最大稳定范围  53
    5.3.3 稳像系统的帧处理率  53
  5.4 实验结果分析  53-54
  5.5 本章小结  54-55
第六章 总结  55-56
参考文献  56-60
攻读硕士学位期间发表的论文  60-61
致谢  61-62
详细摘要  62-64

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理(信息加工) > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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