基于kalman滤波的稳像技术研究new

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1、万方数据第28卷第2期2O07年2月兵工学报ACTAARMAMENTARIIV01．28No．2Feb．2007基于Kalman滤波的稳像技术研究邢慧1一，颜景龙2，张树江1(1．北京理工大学机电工程学院，北京100081；2．兵器工业系统总体部，北京1000893．中北大学信息与通信工程学院，山西太原030051)摘要：提出一种适用于视频侦察的实时电子稳像方法。采用特征点匹配法估计帧间全局运动参数，在建立参数运动模型的基础上，通过Kalman滤波确定各帧修正矢量。实验结果说明该方法可以较好地去除高频抖动，保留摄像机的主动运动，实现实时稳像。关键词：信息处理技

2、术；特征匹配；全局运动估计；Kalman滤波；数字稳像中图分类号：TN911．73文献标志码：A文章编号：1000—1093(2007)02—0175—03DigitalImageStabilizationUsingKalmanFilteringxINGHuil一，YANJing—lon孑，zHANGshu—jian91(1．Sch00lofMechatmnicEngineering，Be巧ingInstituteofTechn0109y，Be巧ing100081，China；2．NorthChinaSystemEngineeringInstitute，Be巧

3、ing100089，China；3．Schd0fInfonnationandC0mmunicationEn西ne“ng，NorthuniversityofChina．、Taiyuan030051，Shanxi，China)Abstract：Areal—timestabilizationsystemusingKalmanfilteringforvideoreconnaissancewaspresent—ed．Inter—frame910balmotionvectorswerepredictedbyfeaturematchingbasedmotionestimat

4、ion．The910balcameramotionwasdefinedintermsofconstantvelocitymotionmodels，andKalmanfilter-ingwasemployedtofacilitatesm∞thoperation．Experimentalresultsformanyvideosequencesshowthatthemethodcaneliminatehighfrequencytremble，remainactivemotionofcameraandrealizerealtimeimagestabilizations

5、atisfactorily．KeywOrds：informationprocessing；featurematching；globalmotionestimation；Kalmanfiltering；digitalimagestabilization随着视频技术在不同领域中的广泛应用，图像稳定(去抖动)技术成为视频技术应用不可缺少的一部分。如为机器人的远程摇控系统、无人车辆导航系统提供平滑清晰的视频图像序列；为视频侦察系统中目标检测、跟踪提供可靠的预处理等。与传统的光学稳像、机械稳像相比，电子稳像方法更简单灵活，在体积、功耗、智能性方面具有优越性，成为现代稳像

6、技术的-一个发展方向。电子稳像技术主要包括2部分：运动估计和运动补偿。运动估计是估计出视频序列图像的帧间偏移值，为运动补偿提供可靠参数。常用的方法主要有特征匹配方法[1

7、、基于图像灰度信息的方法[2]和频域方法旧J等。其中特征匹配方法得到了广泛的研究和应用。因为特征匹配方法最符合人类的视觉特性，对在不同场景中的应用有更好的适应性。另外，基于特征的方法不仅可以计算出图像序列帧间收稿日期：2006一09—01的平移运动，还可估计出图像的旋转和缩放运动，实现3D稳像。本文基于图像2Dsimilarity变换模型，采用文献[1]中的特征点选择方法进行帧间运动估计，具有

8、较高的精确性。运动补偿是在估计出帧间运动参数的基础上，对图像进行变换，使输出视频序列看起来稳定的过程。在这个过程中，获得适当的修正矢量，移去不希望的随机抖动，保留摄像机的主动运动。摄像机的随机抖动与移动平台的主动运动相比，频率高、变化较快。本文中假设摄像机的全局运动为恒速运动，用低通滤波的方法，对运动参数进行平滑，完成实时运动补偿。1全局运动估计采用一个2Dsimilarity运动模型，来确定表征万方数据176兵工学报第28卷图像序列的帧间的平移、绕光轴旋转及变焦运动。[》s[篓岩蚓+[甜式中：(zi，yi)和(zi，yi)分别为在时间￡i和oi时2帧图像的坐

9、标；(△z，△y)是在参考帧图像坐标系