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视频序列电子稳像技术研究

作　者: 李凤山
导　师: 何凯
学　校: 天津大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 电子稳像 运动矢量 高斯金字塔 仿射变换 视频拼接
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 107次
引　用: 3次
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内容摘要


电子稳像是一种视频序列稳定技术,由于该技术具有稳像精度高、体积小、重量轻、功耗低以及成本低等优势,已经在各个领域得到了广泛应用。本文对电子稳像技术进行了深入分析和研究,并对实际拍摄视频进行了处理,取得了较好的稳像效果。电子稳像系统主要是由图像预处理、运动估计和运动补偿三个部分组成。其中图像序列间的运动矢量估计最为关键,它直接决定了电子稳像系统的性能。论文对电子稳像常用算法进行了深入研究,并对目前常用的灰度投影、代表点匹配、位匹配等算法的基本原理进行了深入的研究和探讨,并通过实验仿真比较了上述方法的优缺点。本文在分析现有电子稳像常用算法的基础上,重点研究了基于感兴趣区域的高斯金字塔光流匹配算法,并将其应用于实际图像序列帧间的运动稳定,取得了较好的实际效果。为了保证算法的有效性,首先确定视频感兴趣区域,再利用高斯金字塔下采样对图像进行处理,利用图像多分辨率分层技术来提高算法的计算速度。根据光流思想,利用误差逼近法求出相邻帧间的仿射变换参数,并利用二维插值算法进行补偿,得到稳定的图像序列。由于帧间运动的补偿方法是影响图像序列平稳性的一个重要因素,直接用运动矢量进行补偿,将会使图像产生跳跃感,本文采用均值滤波的方法来确定各帧的补偿量,实现了图像序列的帧间平滑衔接,提高了动态图像序列的平稳性。最后,为了恢复序列中损失的图像信息,利用视频拼接技术,利用相邻帧的图像信息进行重建处理,弥补了损失的信息,并对算法的稳像效果进行了客观评价。本文最后利用VC++编程建立了视频序列稳像系统的原始界面。利用该系统对成像系统获取的图像序列进行了稳像处理,图像序列各帧间的峰值信噪比都有了显著提高。实验结果证明了该算法对实际视频的平移、旋转等仿射变换参数能够进行准确估计,对实际视频具有明显的稳像效果。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-13
  1.1 概述  8-10
    1.1.1 电子稳像概述  8-9
    1.1.2 论文的研究意义  9-10
  1.2 国内外发展现况  10-11
  1.3 电子稳像技术发展方向  11-12
  1.4 论文结构  12-13
第二章 稳像主要技术及基本原理  13-19
  2.1 稳像技术分类  13-15
    2.1.1 稳像技术比较  14-15
  2.2 电子稳像系统分析  15-18
    2.2.1 视频图像运动模型  15-16
    2.2.2 电子稳像原理分析  16-17
    2.2.3 实际视频序列特点分析  17-18
  2.3 小结  18-19
第三章 电子稳像的常用算法  19-41
  3.1 灰度投影算法  19-25
    3.1.1 图像行列投影  20-21
    3.1.2 灰度投影余弦窗处理  21-22
    3.1.3 相邻帧运动矢量获取  22
    3.1.4 实验仿真效果  22-25
  3.2 代表点匹配算法  25-33
    3.2.1 算法原理及实现方法  26-27
    3.2.2 代表点匹配预滤波处理  27
    3.2.3 运动矢量获取  27-28
    3.2.4 改进的代表点匹配算法  28-31
    3.2.5 实验仿真结果  31-33
  3.3 特征点匹配算法  33-37
    3.3.1 算法原理及实现方法  33-34
    3.3.2 图像边缘特征提取  34-36
    3.3.3 全局运动矢量获得  36
    3.3.4 特征点算法优缺点  36-37
  3.4 位平面匹配法简介  37-38
  3.5 运动补偿算法  38-41
    3.5.1 逐帧补偿算法  39
    3.5.2 固定帧补偿法  39-40
    3.5.3 均值滤波补偿法  40-41
第四章 视频稳像及自动拼接  41-58
  4.1 基于感兴趣区域的光流金字塔算法  41-53
    4.1.1 泰勒级数误差逼近  42-43
    4.1.2 高斯金字塔模型  43-44
    4.1.3 运动参数估计及运动补偿  44-48
    4.1.4 算法效果及评价  48-53
  4.2 图像拼接在电子稳像中的应用  53-58
第五章 系统开发及关键技术  58-63
  5.1 系统开发界面简介  58-63
    5.1.1 VFW视频封装类介绍  60-61
    5.1.2 视频处理多线程技术应用  61-63
第六章 结论与展望  63-65
  6.1 论文的主要研究工作  63-64
  6.2 问题与展望  64-65
参考文献  65-68
发表论文和参加科研情况说明  68-69
致谢  69

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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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