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基于特征提取与灰度投影联合稳像的算法研究

作　者: 张贝
导　师: 焦淑红
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 电子稳像全局运动估计灰度投影算法霍夫变换二次量化运动补偿
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

电子稳像技术是近十几年来视频处理、计算机视觉等领域研究的热点问题。它是利用计算机稳像算法实现图像序列的稳定,因此具有速度快、精度高、功耗小等特点,在军事领域和民用摄像领域均有广泛的应用。本文从电子稳像技术的基本原理入手,首先介绍了两种常用的运动参数模型,随后重点介绍了常用的全局运动估计算法：块匹配法(BMA)、灰度投影法(GPA)、特征量提取法(FTA)和位平面匹配法(BPM)。详细分析各个算法的优缺点,并且说明了两种全局运动补偿方法及各自的特点。其次,重点研究了针对平移抖动估计的灰度投影算法,并以实际应用为前提,为了减小图像边缘幅值对相关运算的影响,将算法做了一定程度的改进,在Matlab环境下做了稳像仿真。随后重点研究了霍夫变换在提取图像直线特征的应用,针对传统霍夫变换计算量大、耗时长的缺陷,提出了一种基于查找表式变步长的二次量化霍夫变换法,并将其应用到了对图像旋转抖动的估计中,进行了稳像仿真实验。最后,针对复杂抖动(平移抖动和旋转抖动)的视频图像序列,提出了一种基于改进霍夫变换和灰度投影法联合估计的电子稳像算法,利用该方法做了稳像仿真实验,之后从图像间的残差图像和图像序列逼真度两方面对算法的效果进行了测评。实验结果表明,该方法能够较为准确的估计出视频图像序列中包含的复杂抖动并消除抖动,稳像后图像序列的质量比稳像前有了很大的改善。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-15
  1.1 课题的研究目的、背景及意义  10-11
  1.2 电子稳像技术发展状况  11-13
    1.2.1 国外电子稳像技术发展状况  11-13
    1.2.2 国内电子稳像技术发展状况  13
  1.3 本文主要研究内容  13-15
第2章电子稳像技术的介绍  15-23
  2.1 电子稳像的基本原理  15-16
  2.2 帧间图像运动参数模型  16-17
  2.3 电子稳像中的全局运动估计算法  17-21
    2.3.1 块匹配法(BMA)  17-18
    2.3.2 灰度投影法(GPA)  18-19
    2.3.3 特征提取法(FTA)  19-20
    2.3.4 位平面匹配法(BPM)  20-21
  2.4 电子稳像中的全局运动补偿方法  21-22
    2.4.1 固定参考帧补偿法  21-22
    2.4.2 帧间补偿法  22
  2.5 本章小结  22-23
第3章基于灰度投影法(GPA)的全局运动估计  23-33
  3.1 GPA算法的基本原理  23-25
  3.2 基于GPA算法的帧间图像全局运动估计  25-28
  3.3 基于GPA算法的帧间图像抖动偏移量的补偿  28-29
  3.4 稳像效果的评定  29-31
    3.4.1 稳像效果的评定标准  29-30
    3.4.2 实验评定结果  30-31
  3.5 本章小结  31-33
第4章基于特征法的旋转运动估计与补偿  33-50
  4.1 引言  33
  4.2 利用霍夫变换(HT)提取图像长直线特征  33-36
    4.2.1 传统霍夫变换(HT)的原理  33-35
    4.2.2 基于查找表式变步长的二次量化霍夫变换法  35-36
  4.3 利用改进的霍夫变换对序列图像的旋转角度估计  36-49
    4.3.1 图像预处理  36-39
    4.3.2 对序列图像旋转偏移量估计的实验  39-44
    4.3.3 对序列图像角度偏移量的补偿  44-47
    4.3.4 对角度偏移补偿效果的评价  47-49
  4.4 本章小结  49-50
第5章复杂抖动图像序列的稳像方法  50-63
  5.1 引言  50
  5.2 改进霍夫变换与灰度投影联合估计的稳像方法  50-51
  5.3 稳像仿真实验结果  51-62
    5.3.1 相邻帧图像的稳像实验  51-59
    5.3.2 连续帧图像序列的稳像实验  59-62
  5.4 本章小结  62-63
结论  63-65
参考文献  65-69
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  69-70
致谢  70

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