[发明专利]基于陀螺仪和特征点匹配的稳像方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于陀螺仪和特征点匹配的稳像方法及系统，方法包括以下步骤：利用视频采集设备采集视频图像序列，同时利用陀螺仪记录视频采集设备的角速度；对采集到的角速度数据进行滤波处理；基于滤波处理后的角速度数据，对视频图像序列进行初步稳像处理；利用特征点匹配法对初步稳像处理后的视频图像序列进行进一步稳像处理；对上一步稳像处理后的视频图像序列进行拼接处理，获得最终稳像后的视频图像序列。系统包括采集模块、预处理模块、初步稳像模块、二次稳像模块以及后处理模块，以实现上述方法。本发明结合陀螺仪和特征点匹配，能实现对红外视频序列的精准、快速稳像，降低了红外视频序列后续处理的难度。

技术领域

本发明涉及视频图像稳像领域，特别涉及一种基于陀螺仪和特征点匹配的稳像方法及系统。

背景技术

近年来，随着科学技术的发展以及视频设备的普及，视频受到越来越多人的青睐，成为人们获取和记录信息很重要的一种方式。人们希望通过视频获取丰富有价值的信息。由于红外热成像的特殊性，即使在亮度极低的环境下也可以得到较为鲜明的图像。因此红外图像在夜视、安防等方面可以提供很多便利。

然而在拍摄过程中，摄像设备受到环境因素的影响，会发生抖动，引起拍摄视频或图像的不稳定、模糊。这不仅严重影响人们从视频图像中获取对自己有用的信息，而且对视频图像的后续处理及利用造成很大不便。特别是对红外图像，影响更为突出。因此，稳像成为一个迫切需要解决的问题。

稳像就是对摄像设备进行机械处理或对获得的图像序列进行重组，使得最终输出稳定的图形序列。稳像包括三种方式：电子稳像，根据获取的图像序列找到运动矢量，然后直接对图像进行运动补偿；光学稳像，通过光学部件自适应的调整光路补偿图像运动，从而达到稳像效果；机械稳像，通过传统陀螺仪传感器记录摄像平台的抖动情况，然后对伺服系统进行逆向调整，达到稳像效果。与光学稳像、机械稳像相比，电子稳像不需要机械设备，且更简单、方便、灵活，稳定精度还高，而且在长焦距、高分辨力摄像设备上更为突出，具有广阔的发展前景。目前对电子稳像算法的研究主要集中于可见光图像方面，而红外图像由于灰度级不明显，无法通过现有的电子稳像算法进行准确的运动矢量估计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现对红外视频图像进行精准稳像的方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于陀螺仪和特征点匹配的稳像方法，包括以下步骤：

步骤1、利用视频采集设备采集视频图像序列，同时利用陀螺仪记录所述视频采集设备的角速度；

步骤2、对采集到的角速度数据进行滤波处理；

步骤3、基于所述滤波处理后的角速度数据，对所述视频图像序列进行初步稳像处理；

步骤4、利用特征点匹配法对初步稳像处理后的视频图像序列进行进一步稳像处理；

步骤5、对步骤4稳像处理后的视频图像序列进行拼接处理，获得最终稳像后的视频图像序列。

进一步地，步骤3所述基于所述滤波处理后的角速度数据，对所述视频图像序列进行初步稳像处理，具体包括：

步骤3-1、根据滤波处理后的角速度数据，求取视频图像序列的旋转矩阵，所述旋转矩阵为基于视频图像序列绕x轴、y轴、z轴的旋转角度Φ、Θ、Ψ生成的矢量矩阵；

其中，旋转矩阵为：

其中，所述旋转角度的计算公式为：

θ＝ω·t

式中，θ为Φ或Θ或Ψ，ω为角速度，t为视频图像的帧长；

步骤3-2、对所述旋转矩阵进行插值处理，获得相邻图像的旋转角度；

步骤3-3、根据旋转角度对视频图像序列中的图像进行旋转操作，实现初步稳像。