隨著信息技術(shù)的發(fā)展,無人機、偵察彈等高技術(shù)武器已經(jīng)受到了世界各國的重點關(guān)注,并廣泛應(yīng)用于空中偵察、電子干擾、目標(biāo)跟蹤和戰(zhàn)場評估等多種任務(wù)。而無人機和偵察彈自身的飛行特點和所處的復(fù)雜環(huán)境導(dǎo)致拍攝的視頻往往處于大角度旋轉(zhuǎn)和劇烈抖動的狀態(tài),使觀察者難以準(zhǔn)確地獲取信息,甚至導(dǎo)致誤判和漏判。因此,對獲取的視頻進(jìn)行穩(wěn)像處理,消除視頻的旋轉(zhuǎn)和抖動,對提升無人機和偵察彈的效能有極其重要的意義。本文研究了電子穩(wěn)像算法的基本原理,分析了主要步驟中常用算法的優(yōu)缺點,并提出了相應(yīng)改進(jìn),主要工作如下：（1）對電子穩(wěn)像的基本原理和關(guān)鍵問題進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析。從攝像機的運動方式入手,推導(dǎo)出了運動狀態(tài)下攝像機的成像模型和視頻幀間的運動模型。分別介紹了運動估計、運動濾波和運動補償?shù)幕驹砗徒?jīng)典算法,并總結(jié)了不同算法的優(yōu)缺點。（2）對于攝像機在同時存在旋轉(zhuǎn)、平移、變焦運動時拍攝的視頻,傳統(tǒng)的Fourier-Mellin算法難以獲取精確的運動矢量,本文提出了一種基于SVD的Fourier-Mellin算法。通過SVD（singular value decomposition）對相位相關(guān)矩陣進(jìn)行秩1估計,減少了頻率混疊效... 

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題研究的背景及意義
    1.2 國內(nèi)外電子穩(wěn)像技術(shù)發(fā)展概況
        1.2.1 國外電子穩(wěn)像技術(shù)發(fā)展概況
        1.2.2 國內(nèi)電子穩(wěn)像技術(shù)發(fā)展概況
    1.3 電子穩(wěn)像技術(shù)存在的難點
    1.4 本文的主要研究內(nèi)容和章節(jié)安排
        1.4.1 本文的主要研究內(nèi)容
        1.4.2 本文的章節(jié)安排
第二章 電子穩(wěn)像技術(shù)的基本原理和常用算法
    2.1 攝像機運動分析
    2.2 運動攝像機成像模型
        2.2.1 透視投影
        2.2.2 正交投影
    2.3 視頻圖像運動模型
    2.4 常用的運動估計方法
        2.4.1 塊匹配法
        2.4.2 位平面法
        2.4.3 灰度投影法
        2.4.4 特征點匹配法
    2.5 運動濾波
        2.5.1 高斯濾波
        2.5.2 Kalman濾波
        2.5.3 多項式曲線擬合法
        2.5.4 B樣條曲線擬合
    2.6 運動補償
        2.6.1 固定幀補償
        2.6.2 相鄰幀補償
    2.7 本章小結(jié)
第三章 基于Fourier-Mellin變換的旋轉(zhuǎn)視頻電子穩(wěn)像算法
    3.1 圖像的傅里葉變換
        3.1.1 圖像傅里葉變換的性質(zhì)
        3.1.2 傅里葉變換在極坐標(biāo)下的表示
    3.2 對數(shù)極坐標(biāo)變換
    3.3 Fourier-Mellin變換運動矢量估計
        3.3.1 傳統(tǒng)的相位相關(guān)算法
        3.3.2 基于SVD的相位相關(guān)算法
        3.3.3 Fourier-Mellin變換計算旋轉(zhuǎn)角度和尺度縮放因子
        3.3.4 Fourier-Mellin變換法存在的問題及改進(jìn)措施
        3.3.5 旋轉(zhuǎn)角度補償
    3.4 攝像機運動軌跡平滑
        3.4.1 計算攝像機運動軌跡
        3.4.2 基于最優(yōu)化的攝像機軌跡平滑
    3.5 算法實現(xiàn)步驟
    3.6 實驗結(jié)果與分析
        3.6.1 相位相關(guān)平移估計
        3.6.2 Fourier-Mellin變換法運動估計驗證
        3.6.3 穩(wěn)像效果驗證
    3.7 本章小結(jié)
第四章 基于SURF和軌跡濾波的旋轉(zhuǎn)視頻穩(wěn)像算法
    4.1 SURF特征點匹配
        4.1.1 SURF特征點提取
        4.1.2 SURF描述子生成
        4.1.3 SURF特征點匹配
    4.2 RANSAC算法運動矢量估計
    4.3 旋轉(zhuǎn)角度補償
    4.4 特征點軌跡生成
        4.4.1 KLT特征點跟蹤
        4.4.2 視頻特征點軌跡生成
    4.5 特征點軌跡濾波
        4.5.1 Kalman濾波
        4.5.2 三次B樣條曲線擬合
        4.5.3 輸出穩(wěn)定視頻序列
    4.6 算法實現(xiàn)步驟
    4.7 實驗結(jié)果與分析
        4.7.1 SURF算法匹配及消旋實驗結(jié)果與分析
        4.7.2 視頻穩(wěn)像效果驗證
    4.8 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 論文工作總結(jié)
    5.2 存在的問題與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動及成果情況


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于角點檢測的圖像匹配算法[J]. 高晶,吳育峰,吳昆,孫繼銀.  儀器儀表學(xué)報. 2013(08)
[2]基于分塊灰度投影的無人飛行器視頻穩(wěn)像方法[J]. 吳浩,鄧宏彬,何少陽.  北京理工大學(xué)學(xué)報. 2013(04)
[3]旋轉(zhuǎn)視頻中特征點的迭代篩選與光流估計匹配研究[J]. 王斌銳,徐崟,金英連,吳善強.  兵工學(xué)報. 2012(11)
[4]電子穩(wěn)像中基于運動分類的全局運動估計算法[J]. 朱娟娟,郭寶龍,吳憲祥.  控制與決策. 2012(10)
[5]一種基于KLT-RANSAC全局運動估計的電子穩(wěn)像算法研究[J]. 王智慧,王敬東,李鵬,張春.  光電子技術(shù). 2012(01)
[6]適用于大角度抖動的電子穩(wěn)像算法[J]. 初秀琴,王飛,倪樂真,劉洋.  西安電子科技大學(xué)學(xué)報. 2011(04)
[7]基于濾波與曲線擬合的電子穩(wěn)像算法[J]. 趙紅穎,王天增,錢旭.  計算機應(yīng)用. 2010(11)
[8]電子穩(wěn)像技術(shù)綜述[J]. 王志民,徐曉剛.  中國圖象圖形學(xué)報. 2010(03)
[9]基于對數(shù)極坐標(biāo)變換的灰度投影穩(wěn)像算法[J]. 余博,郭雷,趙天云.  計算機應(yīng)用. 2008(12)
[10]國外無人機技術(shù)的發(fā)展動向與分析[J]. 郭寶錄,李朝榮,樂洪宇.  艦船電子工程. 2008(09)

博士論文
[1]電子穩(wěn)像算法和視覺跟蹤算法研究[D]. 邱家濤.西安電子科技大學(xué) 2013
[2]基于特征點的圖像配準(zhǔn)技術(shù)研究[D]. 丁南南.中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機械與物理研究所） 2012
[3]視頻電子消旋系統(tǒng)研究[D]. 姜磊.中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機械與物理研究所） 2011
[4]電子穩(wěn)像理論及其應(yīng)用研究[D]. 朱娟娟.西安電子科技大學(xué) 2009
[5]機載電子穩(wěn)像技術(shù)研究[D]. 鐘平.中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機械與物理研究所） 2004

碩士論文
[1]基于快速特征匹配的電子穩(wěn)像技術(shù)研究[D]. 王智慧.南京航空航天大學(xué) 2012
[2]視頻序列電子穩(wěn)像技術(shù)研究[D]. 遠(yuǎn)中文.天津大學(xué) 2012
[3]基于視頻的成像去抖動方法研究[D]. 王兆軍.南京航空航天大學(xué) 2010
[4]電子穩(wěn)像系統(tǒng)中旋轉(zhuǎn)穩(wěn)像算法研究[D]. 周濱.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008
[5]基于特征點匹配的電子穩(wěn)像算法研究[D]. 鄧再強.電子科技大學(xué) 2008



本文編號：3697242