專利名稱：應(yīng)用于電子穩(wěn)像的改進(jìn)塊匹配算法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于圖像處理領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于電子穩(wěn)像的改進(jìn)塊匹配算法。
背景技術(shù)：
電子穩(wěn)像是一種利用圖像處理手段實(shí)現(xiàn)視頻去抖的技術(shù)。經(jīng)典電子穩(wěn)像過(guò)程主要包含三部分:運(yùn)動(dòng)估計(jì)、運(yùn)動(dòng)分離和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。其中，運(yùn)動(dòng)估計(jì)用來(lái)檢測(cè)視頻幀之間的全局運(yùn)動(dòng)矢量，作為穩(wěn)像過(guò)程的第一步，其計(jì)算的準(zhǔn)確性和速度對(duì)后續(xù)處理有重要影響。塊匹配(BMA)是電子穩(wěn)像中常用的運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法，其原理在參考幀中選擇一定大小的圖像塊，在當(dāng)前幀中查找各塊的最佳匹配位置，得到各塊的局部運(yùn)動(dòng)向量，再由此進(jìn)一步計(jì)算出幀間全局運(yùn)動(dòng)向量。塊匹配搜索策略主要分為窗口內(nèi)全局搜索和基于最小中心偏置特性的快速搜索兩種類型。全局搜索的精度最高，但計(jì)算量通常很大，快速搜索算法速度快，卻只能處理幀間小偏移情況。通常實(shí)際中處理的抖動(dòng)視頻，幀間偏移大小不定，應(yīng)用全局搜索會(huì)進(jìn)行很多不必要的計(jì)算，最小中心偏置特性的快速搜索不能保證大偏移時(shí)運(yùn)動(dòng)向量檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容
基于以上不足之處，本發(fā)明提供一種應(yīng)用于電子穩(wěn)像的改進(jìn)塊匹配算法，用于快速準(zhǔn)確計(jì)算幀間全局偏移參數(shù)。本發(fā)明所采用的技術(shù)如下:一種應(yīng)用于電子穩(wěn)像的改進(jìn)塊匹配算法，如下:(一 )、采用相機(jī)運(yùn)動(dòng)相似變換模型:
^cosa ^sina dxM= -S sin a ^cosor dy
OO I其中α為圖像沿光軸的旋轉(zhuǎn)角度，s為鏡頭縮放倍數(shù)，dx和dy為平移量；( 二)、根據(jù)視頻的分辨率確定子塊尺寸，由先驗(yàn)知識(shí)預(yù)先設(shè)定不同分辨率下的子塊尺寸；(三)、計(jì)算每個(gè)子塊B沿四個(gè)方向的梯度值，Ip12、I3和I4分別代表水平、左斜對(duì)角、豎直、右斜對(duì)角的方向矢量的導(dǎo)數(shù)，只保留同時(shí)滿足>Γ>Γ、
B SllB Sl2
J和初選塊B;
B Ol3Y Ol4其中I(x，y)為(x，y)點(diǎn)處的像素灰度值，B為所選塊，T為預(yù)設(shè)閾值；(四)、采用最小絕對(duì)值誤差(SAD)準(zhǔn)則少)-7ι(Λ+ >+乃I作為搜
B
索的匹配的判斷條件；(i，j)表示搜索位置相對(duì)于起始點(diǎn)U，y)的水平和豎直偏移量；(五)、搜索方式采用中心擴(kuò)展搜索算法，本發(fā)明針對(duì)傳統(tǒng)全局搜索算法計(jì)算復(fù)雜，快速搜索算法通用性差的問(wèn)題，公開(kāi)了一種中心擴(kuò)展搜索算法，此算法能根據(jù)實(shí)際幀間偏移情況，調(diào)整搜索區(qū)域大小，以較快的速度準(zhǔn)確檢測(cè)出幀間全局運(yùn)動(dòng)矢量，克服傳統(tǒng)塊匹配搜索在幀間偏移大小不一情況下的不足。參數(shù)定義:P0為當(dāng)前幀中起始搜索位置，其坐標(biāo)與相應(yīng)子塊在參考幀中坐標(biāo)相同；圓環(huán)Ck表示第k次搜索所考察的位置，其與Ptl相距長(zhǎng)度為rk ；Pk代表第k次搜索所得最佳匹配位置；LVk表示第k-Ι次搜索的最佳位置指向第k次最佳位置的向量；具體步驟:I)以與子塊在參考幀中相同坐標(biāo)處起始點(diǎn)Ptl為圓心，找到半徑A的圓環(huán)C1上的最小SAD值SAD(P1)，P1為最小SAD值所在位置，并記圓心到P1的向量為L(zhǎng)V1 = P1-P0 ；2)令r2 = Γι+ Δ r,得到半徑r2的圓環(huán)C2上最小SAD值SAD (P2)及位置P2,并得到向量 LV2 = P2-P1，其中 Ar = 2 ；3)用相同的計(jì)算方式在半徑為rk = ri+(k-l) Ar的圓環(huán)Ck上最小SAD值SAD(Pk)及位置Pk，并得到向量LVk = Pk-Plrl ；4)當(dāng) k > 3 時(shí)，若有
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于電子穩(wěn)像的改進(jìn)塊匹配算法，其特征在于，方法如下: (一)、采用相機(jī)運(yùn)動(dòng)相似變換模型:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于電子穩(wěn)像的改進(jìn)塊匹配算法，其特征在于:步驟(四)中所述的圓形環(huán)或用方形環(huán)代替。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于電子穩(wěn)像的改進(jìn)塊匹配算法，如下用塊匹配進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)，主要包括匹配塊大小的確定、有效塊的判斷、匹配的準(zhǔn)則，采用中心擴(kuò)展搜索算法及全局運(yùn)動(dòng)向量的計(jì)算。中心擴(kuò)展搜索算法，根據(jù)幀間實(shí)際偏移大小調(diào)整搜索范圍，快速準(zhǔn)確定位塊的偏移。由每個(gè)塊偏移情況得到各塊局部運(yùn)動(dòng)向量，經(jīng)隨機(jī)抽樣一致性處理，篩選出最可靠的一部分局部運(yùn)動(dòng)向量，再由最小二乘法確定幀間相似變換模型參數(shù)。本發(fā)明減小了計(jì)算量，提高了搜索速度。相比基于最小中心偏置特性的快速搜索法，能處理更大范圍的幀間偏移。本發(fā)明可應(yīng)用于攝像機(jī)、計(jì)算機(jī)視頻播放以及車載穩(wěn)像裝置等應(yīng)用電子穩(wěn)像技術(shù)的場(chǎng)合，具有精度高、速度快、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G06T7/20GK103237156SQ20131012832
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月2日
發(fā)明者王棟, 于志偉, 曾鳴, 吳昊 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)