基于多分辨率灰度投影的电子稳像算法研究

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1、硕士学位论文基于多分辨率灰度投影的电子稳像算法研究ResearchonElectronicImageStabilizationAlgorithmBasedonMulti-resolutionGray-scaleProjection作者：郭政导师：程德强教授中国矿业大学二○一六年五月中图分类号TN911.73学校代码10290UDC密级公开中国矿业大学硕士学位论文基于多分辨率灰度投影的电子稳像算法研究ResearchonElectronicImageStabilizationAlgorithmBasedonMulti-resolutionGray-s

2、caleProjection作者郭政导师程德强教授申请学位工学硕士培养单位信电学院学科专业信息与通信工程研究方向视频图像处理答辩委员会主席李世银评阅人二○一六年五月论文审阅认定书研究生郭政在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文,经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日致谢首先要感谢信电学院的程德强教授，程老师的指导、鼓励和支持，是本文得以顺利完成的坚实基础。导师的博学多识、严谨学风、对

3、问题高屋建瓴的驾驭能力都使我深感钦佩并受益匪浅。转眼三年研究生生活即将结束，在这段时间里，程老师无论在项目开发和理论指导上，都言传身教，用自己的行动为我指引前进的方向，这是我至此人生最大的收获。何为燃灯者，只言片语使人觉悟的觉者。作为人生路上的引路人，导师的培育之恩，我将铭记于心。本文的完成，要非常感谢实验室的同学们，包括刘洁、姜海龙、郑珍，以及刘洋、王睿、寇旗旗、高凌志、黄晓丽、厉航、陈刚和满广毅等人，感谢他们在研究生期间对我的帮助，和本文完成过程中的大力支持和宝贵意见，与他们共同奋斗和生活的日子是我终生难忘的日子，感谢中国矿业大学信电学院的各位

4、老师和同学们在这三年对我的鼓励和支持，以及生活上的关心！同时特别感谢我的父母，感谢他们在我成长的过程中无私的奉献、辛勤地付出，多年来在我求学路上给予的支持和鼓励，正是他们的期待和无微不至的关爱才使我可以取得今天的成绩。感谢各位专家、学者在百忙之中审阅我的论文，期待你们的批评与指正。摘要矿井车载摄像系统在成像过程中极易受到外部环境和载体振动的影响，使得获取的视频图像序列不稳定，这种不稳定的视频极大的影响了矿区的安全生产、后续的图像处理（如目标检测和跟踪等）、事故后的报布情况以及及时报警和联动处理等，因此，提高图像的稳定性对于矿区安全高效生产具有重要意

5、义。电子稳像技术通过图像处理的方法达到对视频进行稳定的目的，由于其具有精确度高、体积小等优势得到了广泛的应用，但目前仍未有一种通用的电子稳像算法。本文通过对电子稳像技术中运动估计、运动滤波以及运动补偿这三个模块的主流实现算法进行分析研究后，在灰度投影算法的基础上，提出了适合矿井车载系统的电子稳像算法。本文研究内容如下：运动估计阶段，针对灰度投影算法在处理对比度低、含有前景运动物体的图像不佳的问题，本文提出了一种基于多分辨灰度投影的运动估计方法。该算法首先通过直方图均衡化对图像进行预处理，减小图像灰度值单一对比度差对算法的影响，然后通过多分辨率分层及

6、基于二分查找法的搜索方法减小计算量的同时，又通过分块统计最多样本法解决了局部运动物体对全局运动矢量影响的问题。运动滤波和运动补偿阶段，针对传统粒子滤波计算量大、耗时长的缺点，本文提出了基于估计窗实时粒子滤波的运动滤波算法，该算法通过引入估计窗的概念，首先将粒子集划分为与窗口内观测值个数相同的子集，每个子集内粒子数由权值确定，然后对每一个粒子子集进行粒子滤波运算，最后将获取的结果进行加权处理获得最终的估计。对于滤波后获取的运动参数，通过改进的自适应相邻帧方法实现运动补偿。实验结果表明，本文算法一方面在保证算法精度的同时降低了运算时间，另一方面解决了图

7、像对比度低及局部运动物体对算法精度影响的问题，而且能够实现长时间稳定稳像。该论文有图39幅，表4个，参考文献59篇。关键词：电子稳像；多分辨率；灰度投影算法；实时粒子滤波IAbstractTheimagingprocessofminecarsystemisvulnerabletotheexternalenvironmentandcarriers’vibration,sothatmakethevideoimagessequencesunstable.Theseunstablevideoshaveagreatimpactonthesafeproduct

8、ionofmines,subsequentimageprocessing(suchastargetdetectionand