基于聚类分析和卡尔曼滤波的电子稳像研究

发布时间：2021-08-30 08:10

　　随着智能监控,军事侦察系统和私人相机等实时电子摄像的广泛应用,人们对稳定可靠的视频需求正在迅速的增长。然而在实际拍摄过程中,摄像机会受到人为或外界环境的干扰,使得拍摄的视频中包含随机抖动,不利于视频信息的进一步处理。电子稳像技术就是为了去除视频序列中的干扰,以获得视觉良好的稳定视频。本文首先对近几年稳像技术的发展进行研究,通过比较常用方法的优缺点和适用领域,选择仿射变换作为摄像机运动模型,然后将聚类思想应用到剔除误匹配点对算法中,并利用实时性较好的卡尔曼滤波,在去除抖动分量的同时保留了摄像机的实际运动方式。论文主要在运动估计和运动滤波上做出了如下改进。针对运动估计,本文首先采用SURF结合KLT算法对相邻帧图像进行特征匹配,并计算匹配点对之间的运动矢量,根据运动矢量建立二维特征空间。为了减少聚类的迭代次数,利用改进的K-means算法对特征点进行聚类分组,其中包含运动矢量最多的一组,拥有全局运动的概率最高。最后,采用样本一致性算法和级联仿射变换修正帧间的运动参数,剔除了因误匹配点对造成的局部运动,增强了不同摄像场景下计算运动估计的适应性。针对运动滤波,本文在传统卡尔曼滤波的分析中设计出... 

【文章来源】：湖北工业大学湖北省

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图像变换之间的关系

运动滤波，运动补偿。其中运动估计是电子稳像的主导环节，运计算结果将决定后续的去抖操作[31]。.1 运动估计的基本原理摄像机系统采集到视频后，在预处理阶段将视频转换成连续的帧序列， t 1帧称为参考帧，第t帧称为当前帧。如图 2.5(b)所示，在摄像机不包动(有意运动)的时候，由于摄像机引入了抖动造成视频序列中的像素点发，参考帧中的 a 点在当前帧中挪动到了 b 点，此时当前帧相对于参考帧下挪动了两个像素单位，运动估计的目的就是要计算相邻帧之间的运动矢过运动补偿反向移动像素[32]，使得 a 点和 b 点重合，获得稳像效果。图 ，在摄像机存在扫描运动的情况下，参考帧中的 a 点会首先移动到 c 点，摄像机的抖动 c 点移动到 b 点，此时的运动矢量应该是 c 点到 b 点(向右像素，向下移动两个像素)。因此为了获得准确的全局运动估计，在后续加上运动滤波来分离摄像机的扫描运动和抖动分量。

13配法法的基本原理是在参考帧中选一点( x , y )，以它为中心建立块在晃动，那么当前帧里的块 A 与参考帧里的块 A 重合，当摄，在当前帧( M + 2 Δm ) × ( N + 2 ΔN )的寻找范围中寻找出与块 B，此时运动矢量为块 B 与块 A 的相对挪动位移，其中 Δ m和平和垂直方向上的最大运动矢量[34]，如图 2.7 所示。块匹配法小、搜索窗口的大小、寻找匹配块的策略都有关系，匹配策的处理速度，而匹配块的大小和搜索窗口的大小决定匹配精度

【参考文献】：
期刊论文
[1]电子稳像中的参考帧选择策略[J]. 黄文娟,王敬东,薛重飞,王崟.  红外技术. 2016(02)
[2]电子稳像中稳像质量评价方法研究[J]. 黄晨,王建军,高昕,丁晟.  激光与红外. 2013(05)
[3]电子稳像算法精度评价方法研究[J]. 吕高杰,张国华,车宏.  电光与控制. 2011(03)
[4]电子稳像技术综述[J]. 王志民,徐晓刚.  中国图象图形学报. 2010(03)
[5]视频抖动矫正系统中的运动滤波[J]. 孟龙,林行刚,王贵锦,徐理东,付方文.  清华大学学报(自然科学版). 2005(01)

博士论文
[1]机载电子稳像技术研究[D]. 钟平.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2004



本文编号：3372414