运动状态下的视频稳像技术研究

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1、中图分类号：TP391论文编号：102870316-S011学科分类号：080402硕士学位论文运动状态下的视频稳像技术研究研究生姓名黄文娟学科、专业测试计量技术及仪器研究方向数字图像处理指导教师王敬东副教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一六年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchontheTechnologyofVideoStabilizationinth

2、eMotionStateAThesisinInstrumentScienceandTechnologyByHuangWenjuanAdvisedbyProf.WANGJing-dongSubmittedinPartialFulfillmentOftheRequirementsFortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2016承诺书本人声明所呈交的硕±学位论文是本人在导师指导下进行的研究王作及取得的研究成果。除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究

3、成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：锦／Ｗ曰日期；如／孚＾目南京航空航天大学硕士学位论文摘要随着信息技术的发展和摄像设备的普及,视频以其丰富的内容、直观的表现方式以及容易获取、存储和传输等优点成为人们获取资源信息的重要手段。然而当摄像设备在运动的状态下，由于拍摄姿态的变化和

4、机械震动等原因，使得采集的视频图像不稳定，在视觉上表现为模糊和抖动，严重影响了视频信息的使用。因此，运动状态下的成像设备所拍摄的视频抖动问题亟待解决。本文工作围绕运动状态下的视频稳像技术，重点研究了运动估计的各个环节和参考帧的选择策略。在运动估计模块，本文首先选择ORB提取算子提取特征点，并针对特征点的局部聚集问题，采用距离约束的方法进行优化，使得提取到的特征点分布均匀且数量适中。然后选择LSH近似最近邻查找算法对特征点进行匹配，基于R-BRIEF描述符的特性选择了Hamming距离进行描述子相似性的度量，并针对错误匹配以及左右

5、匹配不一一映射的问题，通过角点值约束和Hamming距离比值约束以及一一映射检测，去除掉可靠性较差的匹配点对。随后，针对初匹配结果中仍存在误匹配的问题，采用RANSAC算法进行剔除，去除误匹配点对和局部运动的影响，并针对在景深不同和图像模糊时RANSAC内点精度不高的情况，采用PROSAC算法对匹配点对先进行优先级排序，提高内点精度和匹配准确度。在参考帧的选择策略部分，针对传统更新方法带来的帧间跳变的缺陷，采用基于累积变换的参考帧更新策略，统一了全局运动和补偿的基准，解决了帧间跳变问题，并针对过程中产生的累积误差，通过设定匹配阈

6、值调整参考帧更换条件，减少参数的传递次数。此外，本文还研究了运动滤波和运动补偿这两个模块，通过Kalman滤波分离出全局运动参数中的意向运动部分和随机抖动部分，再通过双线性插值方法对抖动进行反向补偿，最终得到平滑稳定的输出视频。最后，本文基于VS2010平台编程开发了一套电子稳像系统软件，经过大量在运动状态下拍摄的视频进行测试后，论证了本文的算法能够快速有效地实现运动状态下的电子稳像。关键词：电子稳像，全局运动估计，特征点提取，误匹配剔除，参考帧选取基金项目：国家自然基金（U1531110），中央高校基本科研业务费专项资金资助（

7、No.NZ2015202）I运动状态下的视频稳像技术研究ABSTRACTWiththedevelopmentofinformationtechnologyandpopularizationofcameraequipments,videohasbecomeanimportantwayforpeopletogetinformationresourcesduetoitsrichcontent,visualexpressionandeasytoobtain,storageandtransmission.However,whentheca

8、meraequipmentisinthestateofmotion,thechangingshootingpostureandthemechanicalvibrationandotherreasonswillmakevideoimageinstableandbl