基于特征点匹配的电子稳像技术

为获得高质量视频输出序列,电子稳像技术常被用来去除成像设备所摄取的图像序列中的随机抖动。本文首先介绍了电子稳像的国内外发展现状。然后,从电子稳像技术中的运动估计模块出发,描述了国内外近年来出现的直接求取运动估计算法以及各种基于特征点匹配的运动估计方法,并对运动校正和运动补偿模块的算法进行了评述。最后综合分析了稳像算法的难点以及未来发展趋势,提出基于特征匹配的电子稳像技术的发展方向。     

动态图像序列运动矢量估计算法的研究

运动估计在电子稳像系统中起重要的作用。介绍和比较了几种运动矢量估计算法。为了提高电子稳像系统的性能,提出了在设计电子稳像系统时选取运动矢量估计算法的原则。通过比较应用在航摄图像序列中的投影算法和匹配算法的性能,说明了如何应用运动矢量估计算法的原则。仿真结果表明,根据此原则选取的运动矢量估计算法应用于电子稳像系统是可行的。     

船载摄像系统的一种电子稳像算法

提出了一种新的船载摄像系统的电子稳像算法———水天线稳像算法。算法的模型是基于船载摄像机运动和视频图像运动关系建立的。介绍了水天线的特点以及水天线稳像算法的实现,并利用水天线稳像算法对船载摄像系统获取的视频图像序列进行了稳像处理。实验结果表明,该算法具有稳像精度高、实时处理能力强的优点,实际应用效果较好。     

多模自适应电子稳像算法研究

电子稳像算法的主要目的是解决摄像机随机运动导致的图像序列的帧间抖动问题。根据摄像机成像模型,推导了摄像机平移振动和旋转运动对图像运动的影响,阐明了电子稳像算法中各种图像运动模型的物理成因,指出了模型之间的内在联系。提出了一种多模自适应电子稳像算法,根据摄像机工作时图像序列抖动的剧烈程度,自适应地选择适当的图像运动模型和相应的运动估计方法。实验结果表明,该算法在各种情况下都能实现对图像序列的高精度稳定,有效地提高了电子稳像算法的适用性。     

三轴稳像棱镜组的三种运动方式

三轴稳像棱镜组是具有三自由度全视场稳定作用,同时还可起扫描、正像作用的多功能棱镜组。本文对该棱镜组的三种运动方式进行了讨论,并运用反射棱镜的基本稳像原理,推导出了三种运动方式的稳像公式和稳像工作公式。     

编程光学平台

本文在对三轴稳像棱镜组研究的基础上，提出了用三轴稳像棱镜组进行稳像，用另外的扫描部件作扫描的方案．并推导出相应的稳像扫描公式．当三轴稳像棱镜组和计算机结合起来以后，就可以赋予该棱镜组以＂编程光学平台＂的新概念．     

基于特征点跟踪的数字稳像算法

针对图像平移和旋转的数字电子稳像问题,提出了一种新的稳像算法。采用K-R法(Kitchen-Rosenfeld)提取图像特征,根据Similarity变换模型进行运动估计,将图像平移和旋转模型转化为仅绕中心点旋转的单一旋转模型,降低了模型的复杂度和计算量。实验证明,这种算法具有很好的稳像效果。     

稳像光学系统设计

重点沦述光学稳像的光学原理,并引用具体的平面反射镜作为光学补偿元件(也就是光稳元件)的稳像方式加以阐述,由此导出倒像系统和正像系统达到相对稳像和绝对隐像时补偿角与扰动角之间的关系式。论述采用会聚光路稳像时由棱镜的微量转动而达到绝对稳像时棱镜转动中心的求法。论述光稳元件兼作转像棱镜时光稳元件的有效孔径与转功中心和棱镜位置的关系。     

平行光路中的三轴稳像反射镜组

在对立方棱镜的结构特性和阿贝棱镜的成像特性分析的基础上 ,提出了由反射镜组成的三轴稳像反射镜组 ,并推导了该三轴稳像反射镜组在平行光路中的稳像公式。该三轴稳像反射镜组具有体积小和适合于所有光谱范围等特点。     

基于光学相关器的光学稳像器研究

为了突破传统电子稳像和机械稳像技术在处理速度、精度等方面的局限性,提出基于光学相关器的稳像技术,旨在实现对高速视频的实时高精度光学稳像。系统使用光学联合相关变换的方法,提取视频前后两帧变换后的相关峰,给出两帧的位移差值,通过改进后的补偿算法进行实时稳像。基于光学相关器的光学稳像器能够实现平移和旋转稳像,通过仿真和实验分析,平移稳像的精度可以达到0.1个像元（改进补偿算法后可达0.04个像元）,旋转稳像的精度可达0.1。     

图像稳定技术中的像运动描述及其处理分析

随着图像系统的广泛应用,对图像的稳定要求也越来越高。图像的运动和不稳定是常见的,往往是由于载体的运动引起的,为了达到图像稳定的目的,就需要对其运动进行描述,然后采用相应的算法进行补偿。给出了运动对图像清晰度的影响及像偏移的估算,并对数字电子图像稳定系统进行了简单阐述。     

电子稳像技术中的坐标变换及像偏移函数分析

为了进行图像偏移的数字补偿 ,需要分析图像的偏移函数 ,要对定坐标系O0 X0 Y0 Z0 ,CCD摄像机载体坐标系O1X1Y1Z1和像空间坐标系O2 X2 Y2 Z2 进行坐标变换 ,从而得出图像偏移与载体运动速度的关系 ,为数字电子稳像奠定基础。     

电子稳像中的运动补偿矢量处理方法的研究

在摄像系统中通过帧间匹配获取帧间运动矢量,进行滤波处理,将镜头的合理运动矢量与由光学系统载体不稳定带来的图像抖动噪声相分离,得出实际用于补偿的位移矢量。提出了多矢量平均算法,结合系统的实用要求改善其对载体合理运动的响应,使系统可以在运动拍摄中也保持图像稳定,不会因为增加了稳像功能对合理的拍摄过程有太大的影响。经过软件模拟和在硬件电子稳像平台上的实际验证,证明该算法简单可靠,在合理采集运动矢量的基础上可以达到很好的稳像效果。     

基于时间序列预测的电子稳像算法研究

块匹配电子稳像算法是一种稳定性好、准确度高的电子稳像算法.块匹配算法在目标区域中从起始点到匹配点进行搜索时,需要对图像块进行反复匹配,计算量大、实时性差成为限制其应用的主要问题.本文从缩小块匹配算法搜索范围的思想出发,提出了一种利用时间序列预测来确定最优搜索起始点的电子稳像算法.根据图像序列全局运动矢量的内部统计特性,选择合适的时间序列模型;采用AIC准则和Durbin-Levinson递推算法估计模型的阶次和参量,并通过残差检验对模型进行检验和更新.利用建立的时间序列模型和历史数据对当前时刻全局运动矢量进行最优预测,并将其作为搜索起点来进行下一步精确搜索.实验结果证明,时间序列预测方法有效缩小了块匹配算法的搜索范围,使计算速度得到较大幅度的提高,并可直接推广到其它电子稳像算法中.     

基于灰度投影改进的电子稳像

针对灰度投影算法运用于存在局部运动目标的情况下,稳像效果较差并且可能产生错稳这一问题,在分析灰度投影基本理论的基础上,提出一种改进的灰度投影算法:局部运动物体位置估计方法和像素替代法。利用灰度值的改变和像素替代的方法,把局部运动物体去除,再进行稳像处理。通过实验验证,该方法可以解决图像中存在运动物体时发生的错稳情况。比较改进前与改进后的稳像效果,改进后的PSRN（峰值信噪比）提高了1.35。     

动基座潜望式仪器瞄准线稳定时像倾斜的特性分析

潜望式仪器在动基座上实现瞄准线稳定时,会存在较明显的像倾斜。推导了动基座潜望式仪器瞄准线稳定时产生的像倾斜公式,分析了像倾斜的特性,得出了几点有意义的结论。提供了消除像倾斜的参数,为实现运动平台潜望式仪器图像稳定提供了一种途径。     

一种补偿平移与旋转运动的快速电子稳像算法

针对视频图像序列的非稳特性,研究了电子稳像算法中灰度投影算法和块匹配算法各自的不足之处,提出了一种快速补偿视频图像序列间平移及旋转运动的稳定成像算法.该算法先采用灰度投影算法估计并补偿视频图像序列间的平移运动,再利用拉普拉斯变换在靠近图像的边缘区域选取几个具有明显特征的小块,运用块匹配算法进行匹配,计算并补偿其旋转运动量,以得到稳定的视频图像序列.通过理论分析和实验验证,表明这种稳像算法具有速度快、准确度高的特点.