Fast motion estimation algorithm of video stabilization system

A real-time electronic image stabilization motion estimation method based on fast sub- block gray projection algorithm is proposed. In the method, each image is divided into a number of sub-blocks, and sub-blocks are sifted with their gray gradients. After removing sub-blocks whose gray gradients are lower than the given threshold, the calculation amount of projection is reduced and the motion estimation accuracy is improved. Then gray projection is done in each remained sub- block, and global motion vector of the image is calculated according to the local motion vectors of sub-blocks and the affine motion model. The drawbacks as the local motions reducing the global mo- tion estimation accuracy and traditional gray projection algorithm could not deal with rotation are re- solved well by this algorithm. The experiment results show that the algorithm is more accurate and efficient than the gray projection algorithm.

结合偏航校正的合成孔径声呐大测绘带运动补偿方法

传统基于频域补偿相位的运动补偿方法难以校正姿态误差造成的波束照射方向偏转,因此提出了一种基于偏航校正的合成孔径声呐大测绘带运动补偿方法。首先,利用时延的距离空变特性校正时延估计野值,提高估计精度和稳健性;其次,通过在后向投影算法的成像过程中对实孔径成像网格进行旋转来校正偏航造成的波束照射方向偏转;最后,通过分段二维轨迹估计和分段成像克服运动误差的距离空变特性,实现大测绘带运动补偿。仿真结果表明,所提方法能够有效抑制偏航误差导致的点目标图像主瓣展宽、旁瓣升高和模糊现象。实验结果表明,相比于参考方法,所提方法在小偏航角和大偏航角条件下均显著提高了成像质量,有效校正了偏航造成的运动误差,实现了大测绘带精确成像。

噪声自适应射影运动Richardson-Lucy去模糊算法研究

针对射影运动Richardson-Lucy算法放大噪声的问题,提出了一种噪声自适应射影运动Richardson-Lucy去模糊算法。该算法首先估计运动模糊图像的高斯噪声方差,然后根据预先标定的高斯噪声方差-总变分（Total Variation）正则化参数表得到总变分正则化参数,最后射影运动Richardson-Lucy算法对运动模糊图像进行处理。仿真结果表明,算法在复原带有不同强度高斯噪声的运动模糊图像时,可以自动调节总变分正则化参数,有效地抑制了噪声放大,提高了图像质量。

一种基于灰度投影算法的电子稳像方法

针对图像序列的抖动,研究了摄像机的抖动和正常扫描这两种运动的特点,提出了一种带运动修正的投影稳像算法PMCA.该算法首先利用灰度投影算法求出原始序列运动矢量,然后采用平均值滤波对这些运动矢量进行了处理,为了防止由前一稳定帧补偿带来的错误传播,又做了运动修正,使用原始帧代替稳定帧作为待补偿帧.实验结果表明PMCA算法可以明显减轻序列抖动现象,而且能实时跟随真实扫描场景.

一种基于灰度投影与块匹配的视频序列快速稳像算法

针对视频图像序列的不稳定性,结合灰度投影算法与块匹配法各自的特点,提出了一种可以快速消除图像序列间平移和旋转抖动的新型电子稳像算法。该算法首先采用灰度投影法估计与补偿图像序列间的平移运动,然后用拉普拉斯算子在图像边缘处选取灰度信息比较丰富的小块模板,利用块匹配法计算模板的平移运动,再结合模板在图像上的位置估计图像的旋转运动,最后通过运动补偿得到稳定的视频图像序列。实验结果表明,该算法可以明显地减轻图像序列间的抖动现象,对于提高动态图像的稳定性具有很好的效果。

基于分块灰度投影的无人飞行器视频稳像方法

针对传统灰度投影算法局部运动影响全局运动矢量估计精度的问题,结合无人飞行器航摄视频图像的特点,提出一种适用于无人飞行器的视频稳像方法.该方法将图像划分为若干子区域,剔除灰度特征不明显和物体局部运动等影响全局运动估计精度的子区域,对保留的子区域分别采用灰度投影法计算运动矢量,由局部运动估算出图像的全局运动矢量,经过运动决策,将运动补偿矢量应用于图像补偿,获得稳定的视频图像.对真实无人飞行器航摄视频稳像实验结果表明,该算法稳像准确度与块匹配全搜索算法相当,而单帧稳像时间只有块匹配全搜索算法的1/3,在准确性和实时性方面均优于传统灰度投影算法.

基于FPGA与投影算法的快速眼动跟踪系统实现

以视觉刺激的方式给被测者眼动任务,并使用高速摄像系统来跟踪被测对象的眼动轨迹,可以获知其心理行为,在心理研究领域具有非常重要的作用。介绍了一种基于FPGA硬件和投影算法的眼动跟踪系统,通过LUPA300高速CMOS图像传感器采集眼动图像,利用FPGA实现投影算法从连续的视频帧中获取人眼瞳孔与反射斑的坐标。为提高跟踪的准确程度,包括二值化与数学形态学腐蚀膨胀运算被用于预处理,最终实现了快速瞳孔与反射斑的定位。结果表明,FPGA执行快速投影跟踪算法,可以获得可靠的跟踪准确性,在跟踪算法中利用FPGA对图像首先进行二值化及腐蚀膨胀预处理,可以达到更好的效果。系统构成简单,实现了实时跟踪,结果准确,为高速眼动跟踪提供了一种新的有效实现方法。

基于BP算法和时变基线的机载InSAR数据处理方法研究

该文首先系统分析了传统机载InSAR数据处理方法由于波束中心近似和地形高程未知导致的相位误差问题,以及该相位误差对成像质量和高程精度造成的影响。其次,提出了基于BP算法和时变基线的机载InSAR数据处理方法,解决了波束中心近似带来的问题,并通过时变基线的干涉处理方法减小了地形高程未知导致的高程误差。最后,通过仿真分析验证了该方法的有效性。

一种基于灰度投影的电子稳像改进算法

通过分析电子稳像中灰度投影算法及其相关函数的特点,提出了一种基于单峰特征的改进算法,即三点自适应局域搜索算法:在搜索区间2n+1内以中点为中心,搜索宽度为n选取两个端点和中点共3点,计算并比较其相关值,并以最小值为中心,搜索宽度减半再确定两个端点值,再次比较,直到搜索完毕,找到最佳匹配点的最小值.同全局搜索算法相比,在搜索区间长度为2n+1时,全局算法运算量为2n+1,该算法仅为3n,运算量显著减少.该算法在船载稳像系统中验证表明,该算法的计算量大大降低,较好地满足了稳像系统的实时性要求.

序列图像的POCS超分辨率重建方法

为了有效地执行超分辨率算法,使其改善高分辨率图像的边缘质量,根据POCS算法的原理,给出了模拟-修正迭代超分辨率图像重建方法和具体实现步骤.针对重建的高分辨率图像中产生的边缘Gibbs现象,提出了一种抑制方法,该方法将中心在边缘像素的PSF与一个指数型权值函数相乘,使得修改的PSF系数沿着边缘正交的方向减小.利用模拟序列和实际序列对改进的POCS算法的有效性进行了验证.结果表明:该方法简单易行,能有效地保持边缘的特性,达到提高图像质量的目的.

一种基于分块灰度投影运动估计的视频稳像方法

提出一种基于分块灰度投影运动估计的视频稳像方法,该方法首先对图像划分子区域,依据灰度梯度对子区域进行筛选,剔除容易导致错误运动估计的低对比度子区域,在减少运动估计运算量的同时提高了运动矢量估计的精度;然后对保留的子区域进行灰度投影及相关运算获得局部运动矢量,根据图像帧间运动模型由局部运动计算出图像的全局运动矢量;最后根据运动补偿矢量对图像进行补偿,以获得稳定的图像序列。分块灰度投影运动估计算法有效解决了投影法存在的前景局部运动影响全局运动估计精度,以及无法估计旋转运动问题。实验结果表明,相比于传统灰度投影算法,该运动估计算法提高了运动估计的准确性和实时性。

基于导航数据的Ka波段InSAR成像处理与分析

与其它波段相比,毫米波干涉SAR(InSAR)具有精度高、体积小的特点,是目前干涉SAR研究的重要方向之一。但由于较短的波长,其也给成像处理和干涉相位提取带来了一定困难。该文利用毫米波段干涉SAR数据,采用流结构后向投影(BP)算法结合IMU进行了毫米波SAR成像和干涉相位分析。研究发现,由于毫米波波长短,对天线相位中心变化更为敏感,为了保证系统的干涉相位,必须利用IMU数据进行精确的运动误差补偿。通过实测数据验证了采用各自计算天线相位中心的策略,后向投影算法可以在成像过程中精确补偿平地相位。

基于迭代反投影的超分辨率图像重建

提出了一种结合频域运动估计和迭代反投影的超分辨率图像重建算法。根据输入低分辨率序列图像各帧之间的傅立叶变换相位差,估计出每幅低分辨率图像相对于参考低分辨率图像的子象素位移;依据所得的子象素位移并结合迭代反投影算法,实现了超分辨率图像重建。实验结果表明,该算法是一种有效的超分辨率图像重建方法。

超高分辨率机载聚束FMCW SAR成像方法研究

运动补偿问题是制约机载调频连续波合成孔径雷达(FMCW SAR)实现超高分辨率成像的瓶颈。在考虑了载机存在非理想运动的情况下,讨论了信号持续时间内载机运动的补偿问题;深入分析了超高分辨率聚束SAR成像运动误差的空变特性;进而提出了适用于超高分辨率机载FMCW SAR成像的逆投影成像算法以及包括运动补偿环节的成像处理方案,并与基于波数域算法的方案进行了比较。理论推导和仿真实验,验证了方案的可行性和正确性。

快速灰度投影算法及其在电子稳像中的应用

通过分析电子稳像技术中灰度投影算法及其相关函数特点,提出了一种基于单峰特征的快速搜索算法,并同全局搜索算法进行了比较。在搜索区间[a,b]内,计算并比较区间两个端点a,b的相关函数值,判断搜索方向,缩小搜索范围,确定一个新的搜索区间,新搜索区间的长度是原区间长度的一半。重复上述步骤,当区间长度缩短为1时,即可获取图像运动矢量,在此基础上通过运动补偿技术实现电子稳像。当搜索长度为2n+1时,全局搜索算法运算量为2n+1,该算法仅为n+2,运算量显著减少。该方法已应用于船载电子稳像器中,实验结果表明,该方法计算速度快、精度高,具有较好的稳像效果。

无特定背景条件下运动目标的分割算法研究

针对无特定背景条件下运动目标的分割问题,采用改进的三步搜索算法有效地提高灰度投影法检测序列帧间运动矢量搜索速度,同时保持了运动矢量的搜索精度。并通过帧间运动矢量补偿将相邻三帧图像的相同背景稳定在同一幅图像的相同位上,提出了改进型HSI帧差分法检测运动目标区域,通过聚类分析确定运动目标的个数。结合数学形态学的闭运算和填充运算分割出运动目标。实验结果表明,该方法能够快速高效地从无特定背景条件下的视频序列中提取运动目标,具有图像信息利用充分、鲁棒性强和准确性高等优点。

改进的灰度投影像移矢量估计算法

提出了一种改进的基于灰度投影的像移矢量估计算法。根据相关曲线的特性,针对全局搜索法和三点搜索法的不足,该算法在搜索第一步时保留多个参考点,并逐步递减,既能解决全局搜索法运算量大、耗时长的问题,又能避免三点搜索法出现误匹配的现象。仿真实验表明,该方法在保证像移矢量估计精度的同时,提高了运算速度,具有较好的效果。

一种基于投影法的差分图像定位算法

图像定位技术是一种新的定位方法 ,在工业生产中有着广泛的用途。本文介绍了一种基于投影法的运动目标的快速定位算法 ,该算法目标特征提取匹配过程简单有效 。

一种旋转运动估计稳像算法的研究与实现

针对摄像机在拍摄视频图像时存在抖动问题,包括平移运动和旋转运动,提出一种旋转运动估计稳像算法.该旋转运动估计稳像算法主要以灰度投影算法为基础,并对灰度投影算法进行了一定的改进,用于估计旋转角度矢量,解决了视频图像序列的较小角度旋转运动;同时提出采用分块灰度投影算法,解决了由于存在局部运动物体所造成的稳像精度问题.实验表明,该方法能够有效解决视频图像序列的旋转问题,通过FPGA实现的电子稳像系统,能够满足实时性要求,且能够输出稳定流畅的实时视频,从而提高视频的质量.

基于Android的移动电子稳像系统的研究与实现

利用基于Android操作系统的硬件平台实现了移动电子稳像系统。该系统采用无需人工干预的灰度投影算法,通过行列投影、投影滤波和相关计算获得运动补偿量,根据补偿量对视频进行全局校正。对稳像前后帧的行、列投影及残差图像,分析表明,该系统稳像效果良好,且具有携带方便的特点,易于推广到各类移动终端设备。