专利名称：基于特征块的视频稳像装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子技术领域的稳像方法和装置，具体涉及一种基于特征块的视频稳像装置，该装置利用计算机技术对实时的视频图像进行处理，主要是将一段画面抖动的视频加以处理，输出稳定画面的视频图像。
背景技术：
视频稳像从早期的机械式稳像、光学稳像发展到目前的电子稳像，稳像技术向着更方便、更简洁、更有效的方向发展。机械式稳像是使用机电的方法，通过仪器来实现图像稳定的，这种系统操作不便，后续处理也较困难。光学稳像则是利用一些光学中的方法，通过设置一些光学元件实现图像的补偿。随着科学技术的进步，电子计算机技术的发展，应用计算机图像处理来达到稳定视频图像的技术，操作更方便、过程更简洁、稳像效果更好。电子视频稳像系统主要包括运动估计，运动补偿和稳像视频输出三个模块。核心技术则是算法的设计，国内外学者研究了许多有关运动估计的算法，有光流法，基于空间像素点灰度的方法，基于空间特征法，基于位平面匹配等方法；在运动补偿方面，有基于图像放大，基于视频修复等方法，但是这些方法在速度和效果上仍没能做到很好的折中，比如:在运动估计方面，基于块的方法速度快，但是受光照影响很大，基于特征点算法，具有很好的抗光照效果，但是对局部运动太敏感。
发明内容本实用新型的目的在于，提供一种基于特征块追踪的视频稳像装置，该装置能够降低对摄像设备的高要求，提高摄像设备对复杂环境下视频稳像的能力。为了实现上述任务，本实用新型采取如下的技术解决方案:一种基于特征块追踪的视频稳像装置，其特征在于，包括，图像输入模块，该图像输入模块连接一个单片机，在单片机上连接有图像显示屏。本实用新型的其他特点是:所述的单片机中，至少有软件形式实现的运动估计模块、运动补偿模块和图像重组模块。所述的图像输入模块是手机、数码相机或摄像机。本实用新型的基于特征块追踪的视频稳像装置，利用单片机的稳像算法来实现电子稳像，首先从源图像中获取追踪块的偏移量，然后利用算法对图像进行分离处理确定运动向量，然后通过运动补偿系统对偏移量进行补偿，最终输出稳定的图像。可以广泛用于手机，数码相机，摄像机等消费电子类产品，同时亦可广泛用于其他装备的摄像和监视系统中的视频稳像，经实验结果表明，具有较好的稳像效果。
图1是本实用新型的硬件结构框图；[0012]图2是基于特征块追踪稳像的原理图；图3是运动估计追踪算法的原理图；图4是基于特征块搜索图；其中，Ca)是t-Ι帧搜索图，(b)是t帧搜索图。图5是特征块搜索流程图；图6是运动补偿算法流程图。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
具体实施方式
如图1所示，本实施例给出一种基于特征块追踪的视频稳像装置，包括图像输入模块，该图像输入模块连接一个单片机，在单片机上连接有图像显示屏。在单片机中，至少有软件形式实现的运动估计模块、运动补偿模块和图像重组模块。本实施例中，图像输入模块是手机、数码相机或摄像机。软件实现的运动估计模块、运动补偿模块和图像重组模块的工作过程按如下步骤进行:第一步，对当前帧进行块分割；第二步，以每块的特征误差最小为匹配准则对每特征块进行追踪运动估计；第三步，统计所述的运动向量获取当前帧相对于前一帧的全局运动参数；第四步，根据参数进行运动补偿。由于在单片机内安装了由软件实现的基于特征块的运动估计模块运动补偿模块和图像重组模块，其中，该运动估计模块，首先将当前帧图像分成若干块，将每块在参考帧内特定搜索范围内进行匹配。运动补偿模块采用均方误差的准则，该准则具有运算速度快，计算精度响度较高，增强了摄像设备的稳像能力。另外，在获得块运动参数后没需要基于这些运动参数对每一个块的运动趋势进行判断。在判断有效块后，需利用这些块的运动参数估计出全局运动参数，经典方法是采用最小二乘法求解一个超定方程，但是在求解过程中需要求矩阵逆，该矩阵的维数一般都较高，因此运算较复杂，并且有可能会由于计算机数值问题出现矩阵不可逆，导致无法求出全局运动参数，而本实用新型的装置的单片机中利用估计出当前帧每个块相对于前一帧块所产生的平移，然后，采用统计均值的方法求出全局参数。如图2所示,单片机首先通过Simulink导入需要处理的视频,通过运动估计,计算当前帧和参考帧之间的运动矢量，经过运动补偿，运用运动矢量的数据得到是否将当前帧向上平移或者向下平移，来恢复图像序列各帧“本来”面目，或者说是根据运动估计的结果去除不想要的运动，使观察者看起来有摄像机的晃动已被消除或减弱的感觉，然后将整个处理之后的图像序列加以重组，得到新的图像比较稳定的新视频，最后从图像显示屏输出。所述的运动估计算法流程图如图3所示，物体的运动由多种元素构成，包括平移、旋转及扭曲等，完整地描述物体运动的模型是复杂的。所以假设运动是由平移构成，这样只用X和Y方向(或水平与垂直方向)的两个平移参数dx，dy表征运动参数。由dx，dy构成一个运动矢量D= (dx, dy)T。当前帧坐标点(i，j)的像素值由前一帧预测为:[0030]MCP(i, j, k) = S(i,./，k) = S(i + dx, j + dy, k-l)这里k表示当前巾贞,k-l表示前一巾贞,S (i, j, k)表示原始像素值,表示预测
的像素值。当前帧原始图像与预测图像之间可能会有误差，由于这个误差是由平移运动补偿预测引起的，故称为帧间位移误差DFD，表示如下:DFD(i, j, k) = S(i, j, k) - S(i, j, k) = S(i, j, k) -S(i + dx, j + dy,k-1)有了这些结果，对图像帧内像素的编码变成对DFD场和运动矢量D的编码。在本实施例中，平移准则采用快速有效的算法均方误差，该均方误差公式为:
权利要求1.种基于特征块的视频稳像装置，其特征在于，包括图像输入模块，该图像输入模块连接一个单片机，在单片机上连接有图像显示屏。
2.权利要求1所述的基于特征块的视频稳像装置，其特征在于，所述的图像输入模块是手机、数码相机或摄像机。
专利摘要本实用新型公开了一种基于特征块追踪的视频稳像装置，包括图像输入模块，该图像输入模块连接一个单片机，在单片机上连接有图像显示屏。利用单片机的稳像算法来实现电子稳像，首先从源图像中获取追踪块的偏移量，然后利用算法对图像进行分离处理确定运动向量，然后通过运动补偿系统对偏移量进行补偿，最终输出稳定的图像。可以广泛用于手机，数码相机，摄像机等消费电子类产品，同时亦可广泛用于其他装备的摄像和监视系统中的视频稳像，经实验结果表明，具有较好的稳像效果。
文档编号H04N5/14GK202931463SQ20122035481
公开日2013年5月8日 申请日期2012年7月20日 优先权日2012年7月20日
发明者刘亚骄, 陈静, 刘如迪, 高小林, 孟令智 申请人:长安大学