基于陀螺仪的船载电子稳像技术研究

论文摘要

电子稳像是一种新型的视频图像序列稳定技术,由于它稳像精度高、体积小、重量轻、功耗低以及具有实时处理功能等优点,从而成为西方发达国家竞相研究的焦点,在国外的武器装备中已获得广泛应用。船载电视侦察系统的作用距离远,光学系统焦距长,受其载体姿态变化和振动的影响,图像模糊、不稳定的现象十分突出,已成为制约船载电视侦察的瓶颈。本论文在国家重点军工任务的带动下,对基于陀螺仪的船载电子稳像技术进行了深入研究,有效地实现了船载视频图像的实时稳定。论文分析船载视频设备输出图像序列模糊的原因,提出了船载成像系统进行电子稳像的必要性。阐述了船载电子稳像的原理和方法,对比了基于陀螺仪和基于算法两种运动矢量检取方法的优缺点。论文给出了基于陀螺与数字处理技术相结合的电子稳像技术应用于船载侦察设备的实现方法,分析了影响陀螺仪输出精度的主要因素,给出了相应对策。针对图像旋转补偿后出现的图像“空洞”点和图像马赛克现象,采用了逆向映射方法和图像平滑处理两种方法,保证了图像补偿精度,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和视觉效果。对海上实际拍摄的视频图像序列进行了大量的稳像处理实验,并利用评定方法对比了稳像前后的图像序列。实验结果显示,本论文提出的基于陀螺仪的检取运动矢量方法具有稳像精度高、实时处理能力强和较好的实际应用效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 电子稳像技术的研究意义
• 1.2 国内外电子稳像的发展状况
• 1.3 电子稳像分类及关键技术
• 1.4 船载电子稳像系统
• 1.5 本文研究的主要内容
• 小结
• 第二章 船载摄像系统的电子稳像技术
• 2.1 电子稳像原理
• 2.2 船载摄像系统的电子稳像的必要性
• 2.3 摄像机与图像运动关系模型的建立
• 2.4 摄像机的运动对图像运动的影响
• 第三章 图像序列帧间运动矢量的确定
• 3.1 常用陀螺仪的对比
• 3.2 BEI GyroChip II 陀螺特点
• 3.3 陀螺仪的精度要求
• 3.4 陀螺仪的信号采集系统
• 3.5 影响检取运动矢量精度的因素及对策
• 第四章 图像序列补偿
• 4.1 舰船图像运动的补偿的分类
• 4.2 补偿图像平移运动的方法
• 4.3 补偿图像旋转运动的方法
• 小结
• 第五章 船载电子稳像实验及稳像效果的评价
• 5.1 电子稳像质量的评价方法
• 5.2 船载电子稳像的实验装置及算法的实现
• 5.3 舰船图像序列的稳像效果
• 5.4 利用图像的评定方法评定稳像效果
• 5.5 舰船图像稳定的实时性处理
• 小结
• 第六章 结论
• 6.1 论文主要研究工作和结论
• 6.2 本论文的创新点
• 6.3 问题与展望
• 参考文献
• 攻读博士期间发表的文章
• 致谢