[发明专利]一种用于微纳卫星的视频稳像方法

摘要

本发明属于视频稳像技术领域，公开了一种用于微纳卫星的视频稳像方法。视频稳像方法为：通过相机获取景物的视频信息，通过陀螺仪获取相机运动信息；然后将视频信息和相机运动信息进行融合处理得到相机运动轨迹，再通过平滑算法对相机运动轨迹进行平滑处理得到平滑相机运动轨迹，最后利用平滑相机运动轨迹对视频信息进行稳像处理得到稳像视频。该方法使用的传感器较少，适用于对质量、体积、功耗、成本等有着严格要求的微纳卫星；且提出算法稳像性能也较好，具有较为广泛的应用场景。

主权项

1.一种用于微纳卫星的视频稳像方法，其特征在于：通过相机获取景物的视频信息，通过陀螺仪获取相机运动信息；然后将视频信息和相机运动信息进行融合处理得到相机运动轨迹，再通过平滑算法对相机运动轨迹进行平滑处理得到平滑相机运动轨迹，最后利用平滑相机运动轨迹对视频信息进行稳像处理得到稳像视频；所述融合处理的具体步骤如下：(1)在视频信息中，通过SIFT特征点提取算法提取n个当前帧特征点，然后通过SIFT匹配算法寻找当前帧特征点在下一帧中的视频匹配点，得到n个视频匹配点an＝(x,y,z)T,其中x，y，z分别代表了特征点an的三维坐标；(2)用陀螺仪数据将当前帧特征点A匹配到下一帧对应位置，利用陀螺仪数据匹配时，给定td不同的值，则得出n个运动匹配点b1、b2……bn，其中bn＝(x',y',z')T，上式中x＇，y＇，z＇分别为特征点bn的三维坐标；(3)计算视频匹配点an与运动匹配点bn之间的距离平方和Sn，s(an,bn)表示对应的视频匹配点an与运动匹配点bn之间的距离，使得Sn值最小时的td值，即为校准值；(4)陀螺仪测量的是物体绕三轴旋转的角速度w＝(wx,wy,wz)，将其乘以时间转换成其角度值r＝(rx,ry,rz)，旋转角度θ＝norm(r)，将角度值r归一化，得其转轴的单位向量k＝r/θ，陀螺仪测得的旋转向量用旋转矩阵的形式表示为R(θ)＝I+sinθSk+(1‑cosθ)Sk2，式中，Sk是单位向量k的反对称矩阵，表示为k是一个矩阵，k1，k2，k3分别是他们的三个元素，k＝r/θ＝(rx/θ，ry/θ，rz/θ)＝(k1，k2，k3)，I为3×3的单位矩阵；将每一帧视频中的陀螺仪测得的每一组物体绕三轴旋转的角速度分别利用罗德里格旋转公式转换为其相应的旋转矩阵R(θ)，然后将每一帧的数个旋转矩阵R(θ)通过相乘融合，最后生成代表每一帧的旋转矩阵R，综合视频各帧的旋转矩阵R，形成随时间变换的视频帧序列的旋转矩阵序列R(t)，旋转矩阵序列为相机运动轨迹。