[发明专利]一种视频图像稳定方法及装置

说明书

【技术领域】

本发明涉及视频图像数字处理领域，具体涉及一种视频图像稳定方法及装置。

【背景技术】

由于拍摄者或者载体的振动与抖动导致最后获取的视频源质量下降，主要表现为获取视频振动厉害，给观测人员以及视频的后续处理带来很大的麻烦，视频稳像技术就是去除引入的噪声抖动或者振动。稳向技术经历了机械式稳像、光学式稳像到目前研究比较多的电子稳像。其中电子稳像又可以根据不同的全局运动估计方法分为：块匹配法、灰度投影法、相位相关法、特征跟踪法等不同的类型。块匹配法计算量太大影响处理速度。灰度投影法适用于图像信息丰富的场景否则效果不好。相位相关法对发生平移的场景有很好的性能但是对旋转和缩放无能为力。特征跟踪法对不同的特征采用不同的特征提取算法，如轮廓、直线、边缘或者特征点等。传统的机械系统多是基于陀螺传感器和伺服系统，虽然可以达到一定的稳像精度，但由于伺服系统体积庞大、造价高、消耗功率大等缺点，在一定的场合下满足不了进一步发展的需要。光学稳像控制比较复杂而且维护很复杂，成本相对电子稳像较高。电子稳像相对传统的稳像方法有控制简单、容易集成小型化和成本低等优势，航空领域都有着广阔的应用前景。

目前的电子稳像技术存在着稳像质量不高的问题。

【发明内容】

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种视频图像稳定方法及装置，以提高处理后的视频的质量。

一种视频图像的稳像方法，包括如下步骤：

S10，利用SURF特征点检测算法提取第一帧图像至第n帧图像的特征点；

S20，将第n帧图像的特征点与相邻的第n-1帧图像的特征点进行匹配，形成多组匹配的特征点对；

S30，分别确定第n帧图像之前的相邻的第m帧图像与第m-1帧图像之间的仿射参数，得到n-1组仿射参数，然后对n-1组仿射参数进行级联，得到第n帧图像与第一帧图像之间的级联参数；其中，m是大于等于2且小于等于n的自然数；

S40，对第n帧图像与第一帧图像之间的级联参数进行卡尔曼滤波，得到滤波后的级联参数；

S50，根据所述滤波后的级联参数对第n帧图像参考第一帧图像进行补偿得到滤波后的第n帧图像；

在所述步骤S30中：通过如下式子确定第n帧图像与第一帧图像之间的级联参数：

其中，n≥2；

其中，对于n≥0，

其中，I_n(x)表示第n帧图像，a_n-1，b_n-1，c_n-1，d_n-1，e_n-1，f_n-1表示第n帧图像与第n-1帧图像之间的仿射参数，A_n-1和B_n-1表示第n帧图像与第n-1帧图像之间的仿射参数矩阵，和表示第n帧图像与第一帧图像之间的级联参数矩阵，I₁(x)表示第一帧图像，P_n表示第n帧图像的一个特征点，P_n-1表示第n-1帧图像的与所述第n帧图像的一个特征点匹配的特征点；

在所述步骤S40中，对和进行卡尔曼滤波分别得到和且

在所述步骤S50中，通过如下式子对第n帧图像参考第一帧图像进行补偿：

其中，表示补偿后的第n帧图像。

在优选的实施例中，

还包括如下步骤，通过如下卡尔滤波模型对所述级联参数进行滤波：

利用第k-1帧图像与第一帧图像的级联参数Y_k-1的最终滤波结果X_k-1得到第k帧图像的级联参数初始预测结果

利用第k-1帧时刻的误差方差值P_k-1得到第k帧时刻的误差方差估计值

计算第k帧时刻的卡尔曼增益参数K_k，

计算第k帧时刻的仿射参数最终滤波结果X_k：

计算第k帧时刻的误差方差最终值P_k：