基于运动特征的电子稳像技术及其应用研究

在运动载体摄像应用环境中，摄像系统除了正常扫描运动外，还会伴随平移、旋转和变焦抖动，并且拍摄场景中也会存在运动目标，针对这种场景复杂运动和目标运动的特点，本项目主要研究基于运动特征的电子稳像技术及其应用。解决对于摄像机抖动扫描过程中，去除抖动影响并跟随真实扫描场景，且能够输出完整流畅的稳定视频序列。研究内容包括基于运动特征的电子稳像算法及其在运动目标跟踪中的应用：利用帧间特征点关系和摄像机各抖动特点，来判断特征点的全局性并实现准确的运动估计；根据帧间运动特点来区分摄像系统的扫描和抖动，并且对运动参数序列进行滤波处理，以提取抖动参数进行补偿；补偿时结合图像拼接技术实现全景稳像；此外，作为先稳像后跟踪的应用，采用帧间差分来快速检测运动区域，并根据运动目标稳定的局部特征来跟踪特征点，在粒子滤波框架下结合颜色信息，完成目标的跟踪；最后，基于DSP设计实时电子稳像系统。

在运动载体摄像应用环境中，摄像系统除了正常扫描运动外，还伴随平移、旋转和变焦抖动，且场景中也会存在运动目标，针对这种场景和目标复杂运动的特点，本项目主要研究基于运动特征的电子稳像技术及其在运动目标跟踪中的应用。(1)对全局运动估计技术进行了研究，提出了基于分层位平面、运动分类的两种全局运动估计技术。(2)针对运动补偿时抖动分量的准确提取，对卡尔曼滤波中的过程噪声和观测噪声进行实时估计，提出了基于自适应滤波的运动补偿算法，实现快速稳像处理。(3)对视觉注意机制进行了研究，根据特征点的分类将前景区域进行标定、排除，提高运动估计的精度，同时结合快速补偿和图像拼接技术，提高视觉观察效果，提出了基于视觉注意机制的电子稳像系统的专利。(4)将电子稳像技术应用于目标检测领域，提出了基于帧间可变块差分的运动目标检测算法，能够由粗到细的准确检测出运动目标。(5)将电子稳像技术应用于目标跟踪领域，研究了航拍视频中基于全局surf特征的背景补偿技术和基于局部surf特征的目标配准技术，对目标旋转、缩放和短暂遮挡具有鲁棒性。(6)对硬件系统进行实现，移植了代码，进行了优化。