专利名称：一种基于普通精度陀螺的电子减抖方法
技术领域：
本发明专利涉及一种用于基于普通精度陀螺的电子减抖方法，尤其是一种普通精 度陀螺与数字处理相结合的电子减抖方法，该方法主要应用于传感器电子减抖系统中。
背景技术：
传统的传感器电子减抖系统，利用高精度陀螺进行一级减抖，用数字处理方法做 二级减抖。该方法需要机械装置对抖动进行补偿，体积、重量较大，对陀螺精度要求很高。目 前出现的将传感器与数字技术相结合的电子减抖方法，首先利用高精度陀螺检测运动偏移 量，然后用数字的方法进行运动补偿。该方法用数字方法替代了机械装置对抖动进行补偿， 体积、重量大幅减小。但减抖的精度完全依赖陀螺的精度，仍然对陀螺精度要求非常高。高精度陀螺相对普通精度陀螺，其价格高出几十倍甚至几百倍，通常为主要的系 统成本负担。同时由于陀螺自身的静止偏移和零漂温漂原因，要正常使用需要复杂的校正 偏移运算，使用中需要进行复杂的实时补偿。尤其对于新型的微机械(MEMS)陀螺，其体积 小、成本低，但精度有限，无法在电子减抖系统中应用。
发明内容
为了克服目前陀螺与数字处理相结合的电子减抖方法对陀螺精度的依赖，并充分 发挥传感器与数字减抖的优势。本发明专利提出一种基于普通精度陀螺的电子减抖方法， 该方法对陀螺精度要求低，减抖精度高、可靠性好。该方法的技术方案是首先通过普通精度陀螺计算摄像系统的抖动偏移量，估计 抖动所指象限(方向)。然后将当前帧图像划分宏块，每个宏块内将抖动所指向象限的中心 点作为块匹配算法的初始搜索位置，运用快速块匹配搜索策略得到每个宏块的运动矢量， 即为局部运用矢量。最后据陀螺提供的抖动方向信息剔除局部运动矢量中的“异常点”，得 到可靠局部运动矢量再快速估计全局运动矢量，对图像进行补偿达到减抖的效果。有益效果该方法的有益效果是，由于使用了陀螺提供抖动方向，比单纯利用图像信息的数 字减抖算法具有更高的计算速度，同时估计局部运动时可以避免落入局部最优，估计全局 运动时有效剔除运动干扰从而提高了计算精度。此外模糊化陀螺数据精度，仅利用其进行 方向的估计，可以极大的降低陀螺精度要求，降低系统成本，并且可以使用体积很小的普通 微机械陀螺，对系统体积、重量影响很小。同时可以省略复杂的校正陀螺偏移和实时补偿陀 螺零漂、温漂等漂移的处理过程，对后续追踪、识别、瞄准等提供极大便利。
具体实施例方式第一步，使用CXD建立摄像系统，并在摄像系统重心线和主光轴方向各固定一只 普通精度陀螺；第二步，启动摄像系统，记录一幅图像作为参考帧图像并将图像按照块匹配算法划分宏块，同时开始采集水平、铅直两方向陀螺数据；第三步，摄像系统记录下一幅图像作为当前帧图像并划分宏块，每块内划分四个 象限，同时结束陀螺数据采集；第四步，利用两帧间陀螺数据计算摄像系统水平、铅直方向抖动偏移量，估计抖动 所指的象限；第五步，当前帧每个宏块内，以抖动所指向象限的中心点为初始搜索位置依照块 匹配搜索策略对参考帧对应宏块进行运动估计，得到局部运动矢量。第六步，将局部运动矢量与陀螺数据解算的抖动所指向象限向比较，方向不同的 运动矢量作为干扰运动生成的“异常点”剔除，得到可靠局部运动矢量。第七步，用二次最小二乘法解算similarity变换模型，得到全局运动矢量。对当 前帧进行补偿，实现减抖效果。
权利要求
1.一种基于普通精度陀螺电子减抖方法，该方法主要应用于传感器电子减抖系统中， 其特征是利用普通精度陀螺估计抖动运动所指向的象限，并利用此象限信息进行快速局 部运动估计和全局运动估计并达到提高运算精度和速度的结果。
2.根据权利要求1所述的基于普通精度陀螺电子减抖方法，其特征是模糊陀螺数据 精度，使用陀螺数据解算抖动的方向信息，无需精确计算抖动位移量；可使用普通精度陀螺 实现减抖系统。
3.根据权利要求1所述的基于普通精度陀螺电子减抖方法，其特征是无需对陀螺进 行复杂的静止偏移校正，无需进行实时漂移补偿；可使用普通微机械陀螺实现减抖系统。
4.根据权利要求1所述的快速局部运动估计方法，其特征是将摄像系统采集的图像 划分宏块，每个宏块内将由普通精度陀螺估计得到的抖动所指向象限的中心点作为块匹配 算法的初始搜索位置，运用快速块匹配搜索策略得到每个宏块的运动矢量，即为局部运用 矢量。
5.根据权利要求1所述的全局运动估计方法，其特征是据普通精度陀螺提供的抖动 方向信息剔除局部运动矢量中的“异常点”，得到可靠局部运动矢量再快速估计全局运动矢量。
全文摘要
一种基于普通精度陀螺的电子减抖方法，该方法主要应用于传感器电子减抖系统中。该方法通过普通精度陀螺计算摄像系统的抖动偏移量，估计抖动所指象限(方向)；将该象限的中心作为块匹配算法的初始搜索位置进行局部运动估计；最后据此抖动方向信息剔除局部运动矢量中的“异常点”后，快速估计全局运动矢量，并补偿图像达到减抖的效果。该方法原理简单易于实现，能够提高运算速度和估计精度，对陀螺精度要求不高，可以极大程度降低硬件成本，可以使用体积很小的微机械陀螺，不增加系统复杂度，可以不进行复杂偏移校正和补偿漂移计算。
文档编号G06T7/00GK102073988SQ20101053338
公开日2011年5月25日 申请日期2010年11月5日 优先权日2010年11月5日
发明者于飞, 刘小华, 武红, 王鹏, 董立泉, 赵跃进 申请人:北京理工大学