车载电子稳像技术

论文摘要

稳像算法的研究对实现电子稳像有重要的作用。论文介绍了车载电子稳像技术的基本概念、原理以及常用的典型算法,根据车载图像处理的特点,分析车载图像序列不稳定对车载系统图像的提取观察结果的影响,引入了车载电子稳像技术研究的概念。提出了灰度投影匹配算法应用于车载动态图像序列帧间平移运动稳定的实现方法。在VxWorks操作系统,采用Power PC7410的四CPU的DSP图像处理器实现了对车载系统的图像序列的实时处理。在车载成像系统中,采用特征图像中的最大灰度值,估计图像序列帧间运动,用分区的方法在各个分区内按一定的扫描顺序选取灰度最大值点作为特征点用于运动矢量的估计,保证算法的有效性。同时针对车载成像的特点,提出了长焦距摄像系统检测和补偿旋转运动的必要与可能性,以及利用选择特征图像中的最大灰度值点,作为图像特征来估计图像序列帧间运动的方法。为保证该算法的有效性,先提取图像的特征,再用分区的方法在各个分区内按一定的扫描顺序选取灰度最大值点作为特征点用于运动矢量的估计。在图像序列帧间的特征点匹配过程中,进行图像多分辨率分层技术来提高算法的计算速度。运用均值滤波的方法来确定各帧的补偿量,实现了图像序列的帧间平滑衔接,提高了动态图像序列的平稳性。结合车载图像跟踪系统都是与伺服跟踪控制系统协同工作的特点,将伺服跟踪系统测出的目标运动产生的扫描运动作为一个修正因子反馈电子稳像处理出来的扫描运动进行融合,以提高电子稳像的精度。对实际车载成像系统摄取的现场图像序列进行了稳像处理实验,并利用评定算法对算法的稳像效果进行了分析。实验结果表明该方法能准确快速实现车载图像配准,实现场处理率达50场/秒,均方根误差小于0.4像素。达到了“亚像素”水平。满足了车载图像跟踪系统对电子稳像技术的实时性及精度要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 背景
• 1.2 项目实用价值
• 1.3 国内外研究动态
• 1.4 项目目标及论文内容
• 第二章 车载电子稳像技术的原理
• 2.1 车载图像处理系统组成
• 2.2 电子稳像的基本原理与方法
• 2.3 车载摄像机的运动与图像运动的关系
• 2.3.1 车载摄像机运动与图像运动
• 2.3.2 图像的运动模型
• 2.4 车载摄像机的随机运动速度对视频图像的影响
• 2.5 本文研究车载电子稳像技术要解决的问题
• 2.6 电子稳像的关键技术
• 第三章 电子稳像算法综述
• 3.1 概述
• 3.2 基于运动的运动矢量估计算法
• 3.2.1 运动模型
• 3.2.2 匹配算法
• 3.2.3 电子稳像技术中块匹配运动矢量估计算法
• 3.3 基于像素灰度信息的运动矢量估计算法
• 3.3.1 投影算法
• 3.3.2 光流法
• 3.4 基于图像特征匹配的算法
• 3.4.1 基于图像边缘特征的匹配算法
• 3.4.2 基于直线特征的图像稳定算法
• 3.4.3 基于点特征匹配算法
• 3.5 车载电子稳像算法的选取原则
• 第四章 车载电子稳像方法
• 4.1 车载电子稳像的方案
• 4.2 车载灰度投影算法
• 4.2.1 灰度投影算法的实现原理
• 4.2.2 帧间平移运动矢量的估计方法
• 4.2.3 提高精度的方法
• 4.2.4 跟踪运动矢量的补偿方法
• 4.2.5 灰度投影匹配算法实现车载视频图像平移、旋转运动补偿探讨
• 4.2.6 车载视频图像平移运动稳定的实现
• 4.3 帧间的运动估计及补偿
• 4.3.1 旋转运动补偿的必要性
• 4.3.2 特征点匹配算法实现图像序列的帧间运动的检测和补偿
• 4.3.3 特征点匹配算法估计图像序列的帧间的局部运动矢量
• 4.3.4 全局运动矢量的确定
• 4.3.5 动态图像序列帧间运动的补偿方法
• 第五章 车载电子稳像的实验方法及评价
• 5.1 电子稳像质量的评价方法
• 5.1.1 稳像精度
• 5.1.2 稳像系统的处理速率
• 5.2 车载电子稳像的实验装置及算法的实现
• 5.2.1 车载电子稳像的实验装置
• 5.2.2 车载电子稳像算法的实现
• 5.3 实验结果及稳像质量评价
• 5.3.1 投影法稳像质量的评价
• 第六章 结论
• 6.1 本论文所做的主要研究工作
• 6.2 本论文的创新点
• 6.3 问题与展望
• 致谢
• 主要参考文献目录