专利名称：数字视频电子稳像方法
技术领域：
本发明涉及数字图像处理技术领域，尤其涉及一种数字视频电子稳像方法，具体
地说是自动消除由于摄像机抖动而造成的视频图像剧烈晃动现象的方法。
背景技术：
随着数字时代的到来和数码产品的大量问世，数字摄像机已经广泛的应用于军
工、航天及人们日常生活的各个领域。数字相机在被使用时，由于人为的晃动或载体设备的
震动都会造成拍摄视频的抖动和旋转，这就使得观察人员容易产生视觉疲劳。 目前，比较常见的稳像设备多数是基于机械稳像，是通过减小或对消摄像机安装
载体设备的机械抖动来实现的，这种设备造价高且精度差，已不能满足需求。而常见的电子
稳像设备多数只能消除视频的平移抖动而不能消除视频的旋转，其视频输出也有较大的延
迟，达不到实时的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种数字视频电子稳像方法，其可以自动、实时地消除视频 图像的抖动。 为了达到上述目的，本发明的技术方案如下 数字视频电子稳像方法，包括如下步骤首先，利用SUSAN角点检测算子提取视频 序列中相邻两幅图像中的特征点，利用相关匹配法匹配这些特征点，并剔除错误的匹配点 对；然后，从正确的匹配点对中选取三对，利用匹配点对在二维图像上的对应坐标关系，求 得两幅图像间的仿射变换参数；最后，根据仿射公式对后一幅图像进行仿射逆变换，得到与 前一幅图像在空间上配准的图像，从而完成数字视频电子稳像的方法。 视频抖动就是在视频序列中相邻两帧图像间产生的位移，而本发明电子稳像的关 键就是找出这两幅图像间的位移变换关系，然后根据这一关系进行逆变换，重新配准两幅 图像，达到稳像的目的。 本发明的有益效果是本发明的数字视频电子稳像方法可以自动地、实时地消除 视频图像的抖动，包括图像间的平移和旋转运动。
具体实施例方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细地描述 本发明的数字视频电子稳像方法是一种基于特征点匹配和仿射变换来确定两幅 图像间的变换关系，进而重新配准两幅图像实现稳像的方法，该方法的具体实施过程如 下 假设fp f2为视频序列中任意两帧相邻的图像，其中&为前一帧图像，即参考图 像；f2为后一帧图像，即待配准图像，则&和f2之间的配准就变成了 f2经过空间变换与^ 配准的过程。能够描述这种空间变换的变换公式有很多种，而六参数仿射变换是最为精确
3和有效的一种。此六参数仿射变换描述如下 假设图像4为参考图像，f2为待配准图像，而p(x，y)和q(x' ，y')分别是图像 4和f2中两个对应点的坐标，因为^和f2之间的全局运动表现为平移和绕光轴的旋转，可 以用线性变换来表示，所以，定义六参数仿射模型如下
+V
=
"21 "22义、 式中，B = Ovb2)7为平移参数，J=
"I
(12
*22.
为参数矩阵，aij，bi均为实数。只要
求得an， a12， a21， a22， 1^， b2这六个参数就可以确定图像^和f2之间的空间变换关系，根据 这个空间变换关系对图像f2进行逆变换即可达到稳像的目的。 根据方程求解的约束条件可知，想要求解方程(1)就至少已知^和f2中的三对对
应点P2， P3和q2， q3。下面就介绍如何找出这三对对应点
(1)特征点的提取 首先，在图像^中提取特征点，可以利用SUSAN角点检测算子来提取，对于SUSAN 角点检测算子可以参考'名为《英汉图像工程辞典》，出版社清华大学出版社，作者章毓 晋'的书籍。为了避免提取的特征点集中于某一局部区域，先将图像分成mXn个等分的小区 域，在每个区域内只提取一个特征点，这样就得到图像4特征点集Pi，i = 1，2，...，mXn。
(2)特征点匹配 特征点匹配就是将不同图像上由同一场景点投影而成的特征点对找出来。具体的 说，就是在图像f2上找到与图像^中的特征点Pi相对应的点。具体的匹配方法是利用相 关匹配法，初步找出Pi的匹配点qi，i = 1，2，...，mXn。相关匹配法可以参考'名为《数字 图像处理》，出版社西安电子科技大学出版社，主编何东健'的书籍。
(3)剔除错误点对 在特征点的匹配过程中，难免会匹配失误，产生错误的匹配点对。如要准确计算六 个仿射参数，就必须剔除这些错误的匹配点对，不能把它们带入参数的计算。所以，本发明 利用距离比例不变准则来剔除错误点对，此准则如下 给定共有N个特征点的特征点集P和其匹配特征点集Q。 Q中任意点qi(x' ，y') 是P中对应点Pi(x，y)的正确匹配点的充要条件是Pi(x，y)到P中其他特征点Pj(x，y)的 距离与Qi(x' ，y)到Q中其他匹配点qj(x' ，y')的距离成等比例，即满足 - ~ )2+(乂 -小4;-小(乂 - ^ )2 式中i， j = 1，2，. . . ，N，通过距离准则对匹配进行验证，以删除误匹配和局部运动 点对。通常，由于正确匹配点对数远大于错误的点对数，因而只要到一半以上点的距离满足 条件就可以认为是正确匹配。在实际应用中，只要距离之差小于设定的阈值，就可以认为距 利用这一准贝U，就可以得到图像^和f2中精确匹配的点对Pi和Qi，只要从中选取 三对带入方程(1)中，即可求得an， a12， a21， a22， b2这六个参数，进而就可以确定图像^ 和f2之间的空间变换关系，再根据这个空间变换关系对图像f2进行逆变换，即可达到视频 稳像的目的。
综上所述，本发明的数字视频稳像方法，可以自动地、实时地消除数字视频图像的 抖动，实现视频稳像的目的。
权利要求
数字视频电子稳像方法，其特征在于，该方法包括如下步骤首先，利用SUSAN角点检测算子提取视频序列中相邻两幅图像中的特征点，利用相关匹配法匹配这些特征点，并剔除错误的匹配点对；然后，从正确的匹配点对中选取三对，利用匹配点对在二维图像上的对应坐标关系，求得两幅图像间的仿射变换参数；最后，根据仿射公式对后一幅图像进行仿射逆变换，得到与前一幅图像在空间上配准的图像，从而完成数字视频电子稳像的方法。
全文摘要
本发明的数字视频电子稳像方法属于数字图像处理技术领域，该方法包括如下步骤首先，利用SUSAN角点检测算子提取视频序列中相邻两幅图像中的特征点，利用相关匹配法匹配这些特征点，并剔除错误的匹配点对；然后，从正确的匹配点对中选取三对，利用匹配点对在二维图像上的对应坐标关系，求得两幅图像间的仿射变换参数；最后，根据仿射公式对后一幅图像进行仿射逆变换，得到与前一幅图像在空间上配准的图像，从而实现数字视频电子稳像的方法。本发明的数字视频电子稳像方法可以自动地、实时地消除视频图像的抖动，包括图像间的平移和旋转运动。
文档编号H04N5/21GK101729763SQ20091021800
公开日2010年6月9日 申请日期2009年12月15日 优先权日2009年12月15日
发明者朱明 , 郝志成 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所