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一种基于特征跟踪的视频序列稳像算法

光子学报 2005年第7期34卷 1108-1112页

作者：史阳高新波西安电子科技大学电子工程学院西安710071

提出一种基于特征跟踪的视频序列稳像算法.该算法从视频序列的参考帧中提取出一组角点特征,然后在后续帧中基于模糊Kalman滤波进行特征窗跟踪,通过比较各帧图像中特征窗间的对应关系计算出补偿摄像机运动所必需的参数,使用这些参数将后... 详细信息

提出一种基于特征跟踪的视频序列稳像算法.该算法从视频序列的参考帧中提取出一组角点特征,然后在后续帧中基于模糊Kalman滤波进行特征窗跟踪,通过比较各帧图像中特征窗间的对应关系计算出补偿摄像机运动所必需的参数,使用这些参数将后续帧向参考帧对准,从而得到稳定的视频序列.实验结果表明该算法稳像效果好,运算复杂度低,且具有较强的鲁棒性.

关键词：稳像算法角点检测模糊Kalman滤波运动估计运动补偿

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塔机吊钩可视化系统的视频稳像算法

计算机系统应用 2023年第9期32卷 190-196页

作者：杨静杨海平沈佳麟西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048

针对施工现场工况复杂,塔机吊钩视频稳像效果差的问题,本文提出了一种改进ORB特征匹配与固定滞后Kalman滤波相结合的吊钩视频稳像算法.在图像运动估计中,对经典ORB算法进行改进,采用了图像分块与自适应阈值的特征点提取,并引入图像四叉... 详细信息

针对施工现场工况复杂,塔机吊钩视频稳像效果差的问题,本文提出了一种改进ORB特征匹配与固定滞后Kalman滤波相结合的吊钩视频稳像算法.在图像运动估计中,对经典ORB算法进行改进,采用了图像分块与自适应阈值的特征点提取,并引入图像四叉树算法提高图像特征点分布均匀性;在此基础上,采用背景补偿结合帧间差分法,快速识别局部运动目标并进行剔除,提高了全局运动参数估计的准确性;在运动滤波和补偿阶段,采用固定滞后Kalman滤波算法去除随机抖动分量,以获得视频去抖动的运动补偿参数,进而实现塔机吊钩可视化系统监控视频的稳像处理.实验结果表明:与经典ORB加Kalman滤波的稳像算法相比,本文所提出的稳像算法帧间变换保真度ITF提升了约9.12%,结构相似度平均值SSIM提升了约2.75%,获得了更好的稳像效果,且帧处理速率FPS达到了29.65 f/s,满足塔机实时监控要求.

关键词：塔机吊钩视频稳像算法 ORB算法运动目标固定滞后Kalman滤波

基于相邻帧补偿的高速运动目标图像稳像算法及仿真

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计算机科学 2014年第7期41卷 310-312,317页

作者：姬莉霞李学相郑州大学软件技术学院郑州450002

在高速运动目标图像视频采集过程中,高速运动、风力作用等因素将导致视频图像抖动。为提高高速运动目标图像视觉系统采集性能,改善图像采集质量,提出一种基于相邻帧补偿的高速运动目标图像稳像算法。结合自适应中值滤波方法和灰度化直... 详细信息

在高速运动目标图像视频采集过程中,高速运动、风力作用等因素将导致视频图像抖动。为提高高速运动目标图像视觉系统采集性能,改善图像采集质量,提出一种基于相邻帧补偿的高速运动目标图像稳像算法。结合自适应中值滤波方法和灰度化直方图均衡方法对图像进行预处理,用尺度不变特征变换(SIFT)算法提取视频图像中的特征点,利用仿射模型求解运动参数,采用Kalman滤波对视频图像中的正常扫描进行滤波,最后用相邻帧补偿方法将图像的前一帧作为参考帧对当前帧进行参数补偿,实现高速运动目标的视频图像电子稳像处理。仿真实验表明,新算法能在保留图像中的特征的同时去除图像中含有的抖动,非常适合高速运动视频图像的电子稳像处理,精度提高,计算量明显减少。

关键词：高速运动目标图像稳像算法帧补偿

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基于特征提取的图像稳像算法研究

基于特征提取的图像稳像算法研究

作者：孙宇超天津职业技术师范大学

学位级别：硕士

稳像技术是一种广泛应用的视频增强技术,其应用于存在随机抖动的拍摄环境下,能够解决拍摄画面不稳定造成的画面质量下降的问题。稳像技术的发展经历了三个阶段:机械稳像、光学稳像和电子稳像。电子稳像应用计算机原理和图像处理技术实... 详细信息

稳像技术是一种广泛应用的视频增强技术,其应用于存在随机抖动的拍摄环境下,能够解决拍摄画面不稳定造成的画面质量下降的问题。稳像技术的发展经历了三个阶段:机械稳像、光学稳像和电子稳像。电子稳像应用计算机原理和图像处理技术实现图像稳定的目的。相对于机械或光学稳像的方法而言,电子稳像具有易实现、成本低、方法灵活、精度高等优点。此外,市场上针对视频、图像处理的专用数字信号处理器,其性能越来越优越,为视频、图像的实时处理提供了强有力的支持。本文对电子稳像算法进行了探讨,包括电子稳像的原理、运动估计算法以及常用的特征检测与描述方法等。文章详细介绍的运动估计算法包括灰度投影法、光流法、相位相关法和基于图像特征的方法,并且针对这些算法的适用情况进行了仿真验证。本文介绍的图像特征包括SIFT(Scale Invariant Feature Transform)、SURF(Speeded-Up Robust Features)、ORB(Oriented FAST and Rotated Brief)以及BRISK(Binary Robust Invariant Scalable Keypoints)等,并应用开源计算机视觉库OpenCV(Open source Computer Vision)和微软基础类库MFC(Microsoft Foundation Classes)设计了图形用户界面的软件。该软件实现了两部分的功能:一部分的功能是视频分帧和改变视频帧的尺寸,另一部分是实现了各种特征检测、描述方法的比较。在前文内容的基础上,本文提出了基于ORB特征的图像稳像算法,并对算法的性能进行了分析。在分析算法的性能时,本文以特征匹配时计算出的特征点对的距离为标称提出了优质匹配的概念,其核心是距离门限值的选取。在文章的结论部分采用的性能分析的指标包括算法运算速度、匹配的特征点数、优质匹配的特征点数和优质匹配率。对于距离门限值,本文提出了4种方法,分别是匹配的特征点对的距离集合的均值、中值、最大值与最小值和的一半以及最小值的2倍。对这4种取值方法得出的优质匹配点对数量进行了统计,结果表明距离门限取中值时的效果最好。实验结果证明本文提出的算法在具有运算速度优势的基础上对视频图像帧间存在平移、旋转和缩放运动时能够很好的实现稳像的目的。

关键词：稳像算法特征匹配 ORB 优质匹配距离门限

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基于FPGA的电子稳像算法研究与实现

基于FPGA的电子稳像算法研究与实现

作者：方中天华中科技大学

学位级别：硕士

嵌入式摄像头在情报侦测,医学检查,安防监控等领域均有广泛的应用。一些场景下,不可避免的机械震动会导致视频不够清晰,影响视频中信息的质量,因此摄像头视频数据的稳像技术在当今显得尤为重要。电子稳像由于其体积小,功耗低,效果好等... 详细信息

嵌入式摄像头在情报侦测,医学检查,安防监控等领域均有广泛的应用。一些场景下,不可避免的机械震动会导致视频不够清晰,影响视频中信息的质量,因此摄像头视频数据的稳像技术在当今显得尤为重要。电子稳像由于其体积小,功耗低,效果好等优点成为了当今嵌入式应用的主流稳像方案,其中基于SURF特征点提取的电子稳像由于鲁棒性高等优点而受到重视。但原始SURF算法复杂度较高,软件实现实时性较差,其描述和匹配结果的准确性也有提升空间。针对以上问题,本文基于SURF算法进行了FPGA视频稳像技术的研究改进,有效提升了视频稳像效果以及实时性。本文首先对SURF算法的流程和硬件实现进行了改进。引入自适应阈值机制,使得每帧可以提取出数量相近的特征点;利用FPGA硬件资源丰富的优势进行电路实现,大大提升图像稳像所需要的非极大值抑制和特征点精确定位等复杂运算功能的并行处理能力;舍去主方向生成的步骤加快描述速度;将传统的描述子生成中的分割子区域由5×5修改为带有重叠采样的8×8,并将所有的子区域累加完毕后再次进行高斯加权处理,在匹配时引入阈值机制,增强描述的区分性和匹配的准确度;在估算运动模型时将RANSAC算法中耗时较大的迭代部分改为适合FPGA的并行实现,大大降低了算法处理时间。针对上述改进,本文接下来利用MATLAB对整体算法进行仿真,并对各个模块进行了硬件电路设计实现。最后,本文利用vivado自带的simulator对电路的各个模块进行功能仿真,并在xilinx的Zynq-7000系列xc7z100型号FPGA平台上对整个稳像系统进行验证,并利用测试集与其他相关文献提出的算法进行对比。结果表明本文设计的电子稳像系统可以有效提升视频的峰值信噪比PSNR,平均提升了13.85%;同时借助FPGA的并行优势,本文电路对于分辨率为640×480的视频处理速度可达125fps,在实时性和稳像效果上都有着明显的优势。

关键词：稳像算法特征点提取 SURF FPGA RANSAC

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电子稳像技术算法研究

国外电子测量技术 2007年第3期26卷 18-20,24页

作者：石佼李晋惠西安工业大学光电工程学院西安710032

首先,本文介绍了电子稳像技术的基本原理,对2种常用的电子稳像技术算法进行了分析,并阐述了其优缺点。其次,本文提出了基于特征点的稳定视频图像序列电子稳像算法,其基本步骤是先获取图像特征点,然后确定补偿量,最后校正图像序列。利用... 详细信息

首先,本文介绍了电子稳像技术的基本原理,对2种常用的电子稳像技术算法进行了分析,并阐述了其优缺点。其次,本文提出了基于特征点的稳定视频图像序列电子稳像算法,其基本步骤是先获取图像特征点,然后确定补偿量,最后校正图像序列。利用基于特征点的匹配技术估计出全局运动矢量,用均值滤波的方法确定图像的补偿参数,并将补偿参数代入变换模型,继而实现了图像序列的稳定。实验结果表明,这种特征点稳像算法能够较好地稳定视频图像序列。

关键词：电子稳像稳像算法运动矢量估计特征点

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电子稳像算法在安防电视监视系统中的实现

A&S（安防工程商） 2010年第11期 40-42页

作者：黄瑾沈剑路林吉上海交通大学电子信息与电气工程学院自动化系和国家安全防范报警系统产品质量监督检验中心

电视监视系统在整个安全技术防范体系中占据着极其重要的地位，然而图像抖动不仅一度让它的身份大打折扣，而且还严重影响视频图像的质量。基于此，本文介绍了一种采用SIFT和附N五AC算法相结合的电子稳像方法用以去除视频图像的抖动，... 详细信息

电视监视系统在整个安全技术防范体系中占据着极其重要的地位，然而图像抖动不仅一度让它的身份大打折扣，而且还严重影响视频图像的质量。基于此，本文介绍了一种采用SIFT和附N五AC算法相结合的电子稳像方法用以去除视频图像的抖动，并提出了改进的求仿射变换矩阵的方法。

关键词：电视监视系统电子稳像稳像算法安防安全技术防范图像抖动视频图像 AC算法

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车载电子稳像算法的研究

装甲兵工程学院学报 2005年第3期19卷 38-41页

作者：纪红霞蒋晓瑜李树军装甲兵工程学院控制工程系北京100072

稳像算法的研究对实现电子稳像有重要的作用.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,给出了一种典型的电子稳像系统,结合车载摄像系统成像的特点,选用投影法作为车载电子稳像的算法,并用该算法对实拍的车载摄像系... 详细信息

稳像算法的研究对实现电子稳像有重要的作用.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,给出了一种典型的电子稳像系统,结合车载摄像系统成像的特点,选用投影法作为车载电子稳像的算法,并用该算法对实拍的车载摄像系统所获取的图像序列进行稳像实验,实验证明了该算法用于车载电子稳像的可行性及有效性.

关键词：电子稳像稳像算法稳像实验

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站场调车信号识别系统研究

站场调车信号识别系统研究

作者：王哲西南交通大学

学位级别：硕士

为克服人为因素造成的调车交通事故，提高调车作业的安全性，本文立足于计算机视觉与图像处理技术，构建了一个应用于站场调车的调车作业安全辅助系统，用于指导司机正确操控机车，防止闯蓝灯、挤道岔、撞土挡等调车作业事故的发生。 ... 详细信息

为克服人为因素造成的调车交通事故，提高调车作业的安全性，本文立足于计算机视觉与图像处理技术，构建了一个应用于站场调车的调车作业安全辅助系统，用于指导司机正确操控机车，防止闯蓝灯、挤道岔、撞土挡等调车作业事故的发生。本文分析了铁路调车作业的特点并结合透视成像原理，提出了变N值目标区域采样的障碍物检测算法。此外，本文以股道为基础，通过边缘提取和Hough变换，利用图像信息来对目标的距离信息进行了估计，其精度可以达到理想的效果。提出了一种应用于本系统的图像稳定性算法，并通过实验证明了其结果的有效性。提出了一个调车信号灯的实时检测与识别系统，构建了调车安全辅助系统的整体结构框架。系统的主要传感器是安装于运动机车上的摄像机，系统软件包含了三个主要的模块：探测，跟踪和基于样本的分类和识别。附加的传感器信息，如机车数据，GPS和增强的电子地图等可用来提高系统的性能和鲁棒性。由于目标的探测和识别是最关键的一环，本文提出了一个基于形状和颜色特征的算法，它利用信号灯的形状来进行检测和定位，在HSI色彩空间利用颜色信息来判定信号灯的状态。从而进一步提高了颜色识别率和鲁棒性。该算法简单、快速，减少了目标图像处理的计算量，提高了信号灯提取的实时性和鲁棒性。本系统利用高动态范围的摄像机，准确的提供机车定位信息，并对调车信号灯状态进行识别，从而为司机观察障碍物和调车信号提供了一个有价值和可靠的帮助，可以有效的减少调车事故。

关键词：调车作业稳像算法距离估计信号检测和识别 Hough变换