一种面向视频监控的准静态图像抗抖动方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及图像处理技术领域，具体是一种面向视频监控的准静态图像抗抖动方 法。
【背景技术】
[0002] 在视频监控应用中，有相当大一部分摄像机是架设在野外，安装环境比较恶劣，大 风天气或者地面震动会导致摄像机上下左右随机抖动。如果监控的场景通过高倍镜头拉近 时，整个面面的抖动就会非常明显，严重影响监控效果。将摄像机固定在更加稳定的支架上 可以降低抖动，但这种措施在很多场合并不可行，因此需要采用图像处理的方法，消除画面 的抖动，改善视频效果。
[0003] 视觉上产生抖动的本质是：两幅相邻图像中，相同的目标点，在屏幕上先后显示在 不同的位置。在图像处理领域，可以认为这两幅图像之间有一个仿射变换关系。理论上，只 要求出这个仿射变换关系，将后一幅图的所有像素点校正回来，就可以消除抖动现象。目前 常用基于特征点匹配的方法求取仿射变换关系。首先分别提取两幅图像的关键点（例如角 点等），然后通过计算关键点之间的相似度确定映射关系，从而计算出几何变换关系（一般 是仿射变换关系），然后根据该关系，再将第二幅图像的所有像素变换到新位置，从而消除 抖动。
[0004] 上述方法在理论上具有通用性，因此可以处理实际应用中的各种图像匹配的问 题，但计算量比较大，实现成本较高。在视频监控应用中，由于摄像机画面只能产生上下左 右的平移运动，这其实是一种简化的仿射变换，因此我们可以通过新的算法解决这类特殊 问题，从而减少计算量，降低实现成本。这样的尝试有"一种视频监控中视频图像的抗抖动 方法"（中国发明专利申请CN104079800A)，该方法对图像进行分块，计算每个图像块的纹理 特征，在图像内搜索匹配区域，然后根据多个图像块的匹配结果求出平移参数，对图像进行 抖动校正。该方法相对于特征点匹配的方法，减少了计算量。
[0005] 在视频监控应用中，架设在野外的摄像机的监控场景绝大部分区域通常都不会发 生变化，可以认为是一种准静态图像，因此，垂直和水平方向的投影特征向量相对也是稳定 的。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种面向视频监控的准静态图像抗抖动方法，该方法根据 图像的垂直和水平方向投影特征向量求取平移参数，相对于图像块匹配的方法，计算量更 少。
[0007] 本发明的技术方案为：
[0008] 一种面向视频监控的准静态图像抗抖动方法，包括以下步骤：
[0009] (1)输入一帧图像，判断是否存在基准帧，若是，则执行步骤（5)，若否，则执行步 骤⑵；
[0010] (2)将当前帧作为基准帧；
[0011] (3)计算当前帧的垂直和水平方向投影特征向量，并将计算结果缓冲起来；
[0012] (4)将当前帧输出；
[0013] (5)判断是否需要更新基准帧，若是，则跳转至步骤（2)，若否，则执行步骤（6);
[0014] (6)计算当前帧的垂直和水平方向投影特征向量；
[0015] (7)根据当前帧和基准帧的垂直和水平方向投影特征向量，计算当前帧的最佳偏 移量；
[0016] (8)根据最佳偏移量校正当前帧；
[0017] (9)将当前帧偏移校正的结果输出。
[0018] 所述的面向视频监控的准静态图像抗抖动方法，所述步骤（3)和步骤（6)中，计算 当前帧的垂直和水平方向投影特征向量，具体包括：
[0019] (21)将当前帧图像中每个像素的值记为I(i，j)，0彡i <M，0彡j <N，其中，表 示像素的横坐标，j表示像素的纵坐标，M表示当前帧图像的宽度，N表示当前帧图像的高 度；
[0020] (22)采用以下公式计算出当前帧的垂直方向投影特征向量：
【主权项】
1. 一种面向视频监控的准静态图像抗抖动方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 输入一帧图像，判断是否存在基准帧，若是，则执行步骤（5)，若否，则执行步骤 (2)； (2) 将当前帧作为基准帧； (3) 计算当前帧的垂直和水平方向投影特征向量，并将计算结果缓冲起来； (4) 将当前帧输出； (5) 判断是否需要更新基准帧，若是，则跳转至步骤（2)，若否，则执行步骤（6); (6) 计算当前帧的垂直和水平方向投影特征向量； (7) 根据当前帧和基准帧的垂直和水平方向投影特征向量，计算当前帧的最佳偏移 量； (8) 根据最佳偏移量校正当前帧； (9) 将当前帧偏移校正的结果输出。
2. 根据权利要求1所述的面向视频监控的准静态图像抗抖动方法，其特征在于，所述 步骤（3)和步骤（6)中，计算当前帧的垂直和水平方向投影特征向量，具体包括： (21) 将当前帧图像中每个像素的值记为I(i，j)，0<i<M，0<j<N，其中，i表示 像素的横坐标，j表示像素的纵坐标，M表示当前帧图像的宽度，N表示当前帧图像的高度； (22) 采用以下公式计算出当前帧的垂直方向投影特征向量：
其中，V表示当前帧的垂直方向投影特征向量，是一个M维向量，v(i)表示当前帧的垂 直方向投影特征向量的第i维系数； (23) 采用以下公式计算出当前帧的水平方向投影特征向量：
其中，H表示当前帧的水平方向投影特征向量，是一个N维向量，h(j)表示当前帧的水 平方向投影特征向量的第维系数。
3.根据权利要求2所述的面向视频监控的准静态图像抗抖动方法，其特征在于，所述 步骤（7)中，根据当前帧和基准帧的垂直和水平方向投影特征向量，计算当前帧的最佳偏 移量，具体包括： (31) 采用以下公式计算出当前帧相对于基准帧在水平方向上的偏移指数：
其中，Vdiff(m)表示当前帧相对于基准帧在水平方向上偏移m个像素时的偏移指数，vb(i_m)表示基准帧的垂直方向投影特征向量的第i-m维系数； (32) 采用以下公式计算出当前帧相对于基准帧在垂直方向上的偏移指数：
其中，Hdiff(n)表示当前帧相对于基准帧在垂直方向上偏移n个像素时的偏移指数，hb(j_n)表示基准帧的水平方向投影特征向量的第j-n维系数； (33) 求出使Vdiff(m)最小的m，即得到当前帧相对于基准帧在水平方向上的最佳偏移 量mopt: (34) 求出使Hdiff(n)最小的n，即得到当前帧相对于基准帧在垂直方向上的最佳偏移量 n〇pt0
【专利摘要】本发明提供一种面向视频监控的准静态图像抗抖动方法，包括：周期性地更新基准帧；计算每帧图像的垂直和水平方向投影特征向量；求出每帧图像相对于基准帧的最佳偏移量；根据最佳偏移量校正当前图像。本发明具有处理速度快，对于视频监控应用中的准静态场景图像抗抖动效果好的特点。
【IPC分类】H04N5-14, H04N5-21
【公开号】CN104580830
【申请号】CN201510012974
【发明人】何佳, 尼秀明, 张卡, 陈翠英
【申请人】安徽清新互联信息科技有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月9日