专利名称：一种基于景像配准技术的视频稳像方法
技术领域：
本发明涉及一种图像处理技术，尤其涉及一种基于景像配准技术的视频稳像方法。
背景技术：
摄像机在许多应用场合会发生抖动，如交通路口的摄像机会由于刮风发生抖动， 工业监控中会由于机床等设备工作而发生震动，车载摄像机会因行车而发生抖动，等等。由于摄像机发生震动或抖动，使视频图像不稳定，需要进行稳像处理。
不稳定的图像容易使观察者的视觉感到疲劳，在特种交通工具的视频监视系统中还容易导致事故的发生。相反，稳定的视频图像可以更好地表现图像细节，从而提高视频监视的质量。同时，稳定的图像为后端的数字视频记录设备提供了更有利于压缩的视频源，能够大幅提高压缩比，可以在相同的码流下获得更高质量的压缩后的图像，节省了传输信道的带宽，提高了通信系统的效率。
稳像的方法有多种，可以通过机械、光学、电子等方式对图像的抖动或震动等影响进行矫正。其中，电子稳像技术具有易于操作、更精确、更灵活、体积小以及价格低、功耗小等特点，被应用在多种场合。由于电子稳像要面临如何利用图像信息区分摄像机的晃动和摄像机的正常扫描运动等问题，处理起来过程繁琐、计算量大。此外，电子稳像虽然具有诸多优点，但是由稳像原理可知，稳定图像的晃动量将以损失部分图像信息为代价，这在一定程度上限制了电子稳像的使用范围。
公开日为2010年04月07日、公开号为CN101692692A的专利文献公开了这种技术方案，一种电子稳像方法，可对待处理视频文件的每个单帧图像均主要进行如下处理 对当前帧图像的帧间运动矢量进行平滑处理，得到当前帧图像的平滑运动矢量，进一步得到当前帧图像的抖动运动矢量变量；将从预设的起始帧图像到每个单帧图像的前一帧图像所累加得到的抖动运动矢量变量之和，作为每个单帧图像的抖动运动矢量，以对每个单帧图像进行运动补偿，最终获得处理后的稳定的视频文件，等等。该方案的不足之处在于处理过程繁琐，计算量不小，可处理的抖动范围小，而且对图像进行转换过程中影响了图像质量。发明内容
本发明目的在于提供一种基于景像配准技术的视频稳像方法，以克服现有技术中计算方法复杂，处理过程繁琐、损伤图像质量，可以稳定的抖动范围小等技术问题，它具有计算方法简单图像移动平稳、稳像效果好、不损伤原有图像质量等优点。
本发明针对现有技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的，一种基于景像配准技术的视频稳像方法，包括1)设定图像帧中央的一个区块为显示子图，它取自图像帧，并且与图像帧显示在同一画面中；2)以前一图像帧的显示子图为配准模板；3)将当前图像帧与前一图像帧做配准计算，在当前图像帧中寻找与前一图像帧中相匹配的显示子图；4)将匹配的显示子图作为当前图像帧的显示子图，并将该显示子图作为新配准模板， 供下一图像帧配准计算时使用；5)对前面多幅图像帧的显示子图坐标值相对于各自图像帧的坐标值做累计并计算运动平均值，以运动平均值调整显示子图在当前图像帧的位置。
在未做稳像时，如图1所示，显示子图与图像帧同时震动，所谓震动是外界因素引起的摄像机抖动，在短时间内震动是往复的，这不同于移动。为了达到视觉稳定，必须使显示子图相对于图像帧等幅度逆向震动，从而达到视觉上不动的效果。
该方案首先在不晃动期确定显示子图的位置，然后将此显示子图设为模板，新图像帧到来后，在当前图像中寻找模板图像，把找到的模板图像作为显示子图，而不是以本帧图像作为显示图像。这时找到的显示子图的位置在图像帧中是不确定的，这个不确定性是由于摄像机的抖动造成的。使用运动平均值确定显示子图坐标位置后，就实现了虽然图像晃动，但是显示子图不晃动，且可以随摄像机拍摄场景的移动而移动的目的。
其中，通过图像帧显示子图配准计算，对原始图像帧没有任何画质损伤，保持了原有图像质量；根据前多幅图像帧显示子图在图像帧中的坐标平均值来修正显示子图的位置是利用了晃动是左右或上下往返运动的，其坐标的平均值会将往返运动量消除，只保留了摄像机正常移动的位移量，其稳像处理过程简洁，计算过程大幅简化，减小了处理过程的计铃旦昇里。
作为优选，方案中前面多幅图像帧是不包括当前图像帧的前面多个图像帧。
作为优选，方案中多幅图像帧是从当前图像帧算起的前面30个图像帧。
作为优选，显示子图配准失败时，将配准失败图像帧与上上个帧图像的显示子图做配准，如果配准成功，则说明可能出现了突然的剧烈震动，如果配准还不成功，则将当前图像帧中央区域的显示子图作为模板，供后续图像帧配准使用，这种情况说明视频图像的显示内容发生了巨变，或显示子图的画面已经移出图像帧，需要重新定义一个显示子图作为匹配模板。
作为优选，对视频图像采用广角镜头进行摄像，以增加稳像范围。采用广角镜头摄像提高了摄影图像范围和角度，能够增加稳像时显示子图的跟踪范围，增强稳像效果。
本发明带来的有益效果是，采用显示子图的图像配准做稳像处理，不损伤图像质量，同时通过计算多帧图像帧中显示子图在图像帧中的位移平均值来来调整显示子图的位置以克服图像抖动并计算影像的正常移动，计算方法简单计算量小，实时性强，视觉中心移动平稳，达到了较好的稳像效果，特别是不使用机械部件，可靠性高。
图1是稳像处理前显示子图与图像帧同时震动的示意图； 图2是稳像处理后显示子图与图像帧位置关系示意图。
图3是本发明的数据处理流程图。
图中1是图像帧，2是显示子图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体说明。
实施例如图2所示，本发明是一种基于景像配准技术的视频稳像方法，包括设定图像帧中央的一个区块为显示子图2，代表图像视觉中心；以前一图像帧的显示子图2为配准模板；将当前图像帧与前一图像帧做配准计算，在当前图像帧中寻找与前一图像帧中相匹配的显示子图2 ；将匹配的显示子图2作为当前图像帧的显示子图，并将该显示子图作为模板，供下一图像帧作为配准模板；对前面30幅图像帧的显示子图坐标值相对于各自图像帧的坐标值做累计并计算运动平均值，以该运动平均值调整显示子图2在当前图像帧中的位置，依次对视频图像的每个图像帧1进行处理，从而得到稳定的视频图像。
图3所示为数据处理流程图，基本步骤包括步骤101，按照视觉中心，设定第一图像帧中央区域一个区块作为显示子图2，并将显示子图2作为配准模板保存在存储器中；步骤102，将第一图像帧与第二个图像帧进行配准计算，配准后的第二个图像帧的显示子图保存在存储器中作为新的配准模板，供下一图像帧配准使用；步骤103，计算当前图像帧(不包括当前图像帧)前面30个图像帧的显示子图坐标值相对于各自图像帧的坐标值做累计并计算运动平均值，以该运动平均值调整显示子图2在当前图像帧中的位置；步骤104，判断配准是否成功，如果配准成功则依次配准每个单帧，如果配准失败，将配准失败图像帧与上上个图像帧的显示子图做配准，转入步骤105 ； 步骤105，如果配准还不成功，则转入步骤106 ；步骤106，将当前图像帧中央区域的图像块作为新显示子图模板，供后续图像帧配准使用。
所以本发明具有采用显示子图进行图像配准做稳像，不损伤图像质量，同时通过计算多帧图像帧中显示子图的位移平均值来克服图像抖动并计算影像的正常移动，计算方法简单计算量小，实时性强，视觉中心移动平稳，达到了较好的稳像效果，特别是不使用机械部件，可靠性高等特征。
权利要求
1.一种基于景像配准技术的视频稳像方法，其特征包括设定图像帧中央的一个区块为显示子图，它取自图像帧，并且与图像帧显示在同一画面中；以前一图像帧的显示子图为配准模板；将当前图像帧与前一图像帧做配准计算，在当前图像帧中寻找与前一图像帧中相匹配的显示子图；将匹配的显示子图作为当前图像帧的显示子图，并将该显示子图作为新配准模板，供下一图像帧配准计算时使用；对前面多幅图像帧的显示子图坐标值相对于各自图像帧的坐标值做累计并计算运动平均值，以所述运动平均值调整显示子图在当前图像帧中的位置。
2.根据权利要求1所述一种基于景像配准技术的视频稳像方法，其特征在于所述前面多幅图像帧是不包括当前图像帧的前面多个图像帧。
3.根据权利要求1或2所述一种基于景像配准技术的视频稳像方法，其特征在于所述前面多幅图像帧是不包括当前图像帧的前面30个图像帧。
4.根据权利要求1所述一种基于景像配准技术的视频稳像方法，其特征在于在显示子图配准失败时，将配准失败图像帧与上上个图像帧的显示子图做配准，如果配准还不成功，则将当前图像帧中央区域的显示子图作为模板，供后续图像帧配准使用。
5.根据权利要求1所述一种基于景像配准技术的视频稳像方法，其特征在于对视频图像采用广角镜头进行摄像，以增加稳像范围。
全文摘要
本发明公开了一种基于景像配准技术的视频稳像方法，以克服现有技术中计算方法复杂，处理过程繁琐、损伤图像质量等技术问题，包括设定图像帧中央的一个区块为显示子图，以前一图像帧的显示子图为配准模板；将当前帧与前一图像帧做配准计算，在当前帧中寻找与前一图像帧中相匹配的显示子图；将匹配的显示子图作为当前帧的显示子图，并将该显示子图作为新配准模板，供下一图像帧配准计算时使用；对前面多幅图像帧的显示子图坐标值相对于各自图像帧的坐标值做累计并计算运动平均值，以运动平均值调整显示子图在当前图像帧的位置，由每个单帧组成视频文件。
文档编号H04N5/21GK102547066SQ20111041106
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月12日 优先权日2011年12月12日
发明者鞠怡明 申请人:苏州科雷芯电子科技有限公司