红外视频的SIFT-RANSAC稳像算法研究

针对红外热像仪在载体的非平稳运动中获得的视频信号存在帧间的非平稳抖动问题,本文提出了一种SIFT—RANSAC稳像方法,将图像匹配中的SIFF特征应用于红外视频的稳像处理中,并针对红外热像仪的成像特点,给出了一种基于RANSAC的方法估计运动参数,对运动参数的滤波得出无抖动的运动轨迹,再对每帧图像做运动补偿得到无抖动的视频。仿真结果表明,该方法有效地解决了特征点匹配过程中的误匹配问题,大幅度地提高了红外视频的稳像精度。     

旋转视频中特征点的迭代筛选与光流估计匹配研究

转动抖动补偿是视频稳像的难点,针对转动抖动补偿中的关键技术特征点的筛选与匹配展开研究。建立了图像的6参数仿射模型;推导得到估计有意运动参数的超定方程;采用最小二乘迭代算法来去除绝对误差和(SAD) 算法误判的特征点;采用金字塔(LK)光流算法来对旋转视频进行特征点匹配。编程实现算法;用特征窗口梯度矩阵法(KLT)提取特征后,分别用SAD算法和LK光流算法进行匹配,求解得到旋转变换阵参数误差,分析、比较并图示了误差原因;利用Kalman滤波去除无意运动;对含转动抖动的视频进行稳像补偿。在自主移动机器人平台上开展了实验。结果表明LK光流算法相比SAD算法对旋转视频的特征点匹配误差小,结合Kalman滤波可有效补偿转动抖动,将最大8.37°的转动抖动稳像到3.68°以下。     

一种基于改进SIFT的SAR图像配准算法

为克服SIFT (scale-invariant feature transform)描述子应用于SAR图像配准领域时配准精度低的不足,提出一种基于改进SIFT的SAR图像精确配准算法.该方法首先提取特征点的SIFT描述子和改进的旋转不变纹理化特征描述子,再利用典型相关分析特征融合算法将2种描述子融合,形成新的特征描述子,计算2幅图像中各个特征点间的改进加权距离并通过预先设定好的阈值完成粗匹配,最后通过随机抽样一致性算法去除误匹配实现精匹配,并代入仿射变换模型以求得变换参数,完成图像的配准.仿真结果表明:该方法的匹配性能明显优于SIFT及PCA-SIFT算法,能够有效处理图像在尺度变化、灰度变化、旋转角度变化的情况下SAR图像配准问题,且配准精度达到了亚像素级.     

一种新的快速智能电子稳像方法

设计了一种适用于移动摄像设备获取视频序列的快速电子稳像方法,较好地解决了抖动自动检测和准确补偿问题。首先,通过改进的图像插补算法估计出帧间全局运动参数,设置判别条件,进行抖动检测;然后对发生抖动的序列进行图像补偿,包括抖动补偿和局部运动补偿,从而得到稳定的视频序列。真实视频序列的稳像处理结果验证了抖动检测方法的可行性以及算法。实验结果和算法分析表明,该方法增强了电子稳像系统的智能性。     

车载微光瞄准镜电子稳像技术研究

针对“下反”稳像火控系统无法对微光夜视图像进行稳定的问题,提出了一种基于陀螺仪和块匹配相结合的实时高精度电子稳像技术。设计了电子稳像系统的总体结构;基于透视成像模型,推导了载体运动与图像运动之间的转换方程,给出了适当的图像运动模型及陀螺仪信号标定方法。在利用陀螺仪对图像运动矢量进行初始估计的基础上,结合块匹配算法对运动矢量进行精确估计;同时针对传统菱形搜索法在高噪声、低对比度微光图像中容易陷入局部极小值点的问题,基于对称校验原理对其进行改进,提高了算法的准确性。     

基于Kalman滤波的稳像技术研究

提出一种适用于视频侦察的实时电子稳像方法。采用特征点匹配法估计帧间全局运动参数,在建立参数运动模型的基础上,通过Kalman滤波确定各帧修正矢量。实验结果说明该方法可以较好地去除高频抖动,保留摄像机的主动运动,实现实时稳像。     

分块投影匹配在快速序列图像稳定中的应用研究

图像稳定常用于各类序列图像系统的预处理。本文提出一种基于分块投影匹配的快速序列图像稳定算法。该算法将待处理序列图像进行分块,通过投影匹配计算得到各对应分块的运动矢量,提出一种评价准则赋予各运动矢量相应权重,利用改进的随机一致参数估计方法得到全局运动模型参数。试验结果表明,与基于KLT、SIFT等特征点匹配的估计算法相比,在对估计精度没有较大影响的前提下,本文算法具有运算速度快、能实时应用的特点。     

一种基于分块灰度投影运动估计的视频稳像方法

提出一种基于分块灰度投影运动估计的视频稳像方法,该方法首先对图像划分子区域, 依据灰度梯度对子区域进行筛选,剔除容易导致错误运动估计的低对比度子区域,在减少运动估计运算量的同时提高了运动矢量估计的精度;然后对保留的子区域进行灰度投影及相关运算获得局部运动矢量,根据图像帧间运动模型由局部运动计算出图像的全局运动矢量;最后根据运动补偿矢量对图像进行补偿,以获得稳定的图像序列。分块灰度投影运动估计算法有效解决了投影法存在的前景局部运动影响全局运动估计精度,以及无法估计旋转运动问题。实验结果表明,相比于传统灰度投影算法,该运动估计算法提高了运动估计的准确性和实时性。     

基于离散匹配傅里叶变换的高速运动目标逆合成孔径雷达距离像补偿

本文分析了高速运动目标的逆合成孔径雷达(ISAR)回波信号模型,讨论了目标高速运动特征对ISAR信号处理的影响.结果表明,高速运动特征会导致目标一维距离像的畸变和二维像的模糊.因此,必须对高速运动目标的距离像进行有效的补偿以消除距离像的畸变.针对高速运动目标的ISAR回波信号模型,本文提出了一种基于离散匹配傅里叶变换(DMFT)的高速运动目标距离像补偿算法.该算法采用DMFT谱包络最小Shannon熵准则进行参数估计,可解决幅度最大准则下参数估计性能恶化的问题.仿真结果表明了该距离像补偿算法的有效性.     

抗仿射变换图像局部特征检测与匹配算法研究

针对SIFT局部特征在图像发生大视角变化时匹配失效的问题,提出了一种基于仿射变换模型的图像局部特征检测和匹配算法。通过建立图像仿射变换模型,对相机光轴视角变换的纬度角θ和经度角Φ进行模拟,并采用SIFT算法进行特征检测,基于最邻近法进行特征匹配,使算法除了具有SIFT本身的抗图像缩放、旋转和亮度变化等特点外,还具有较强的抗仿射变换能力。试验结果表明:当图像发生相对斜率较大的仿射变换时,该图像特征检测和匹配算法仍有较强的抵抗能力。算法可用于图像末端寻的制导弹丸和空中侦察设备拍摄的图像进行有效匹配。     

基于随机抽样的快速全局运动估计

全局运动估计是稳像技术中极为重要的环节,全局运动估计算法的精度和速度将很大程度影响稳像的性能。本文提出了一种基于RANSAC鲁棒算法的全局运动估计方法,该方法通过Harris角点检测算法,找到待匹配角点,并采用相似度进行匹配,剔除外点后,用预检测的随机抽样算法得到全局运动参数。通过仿真试验表明,该方法对可见光视频、红外视频都可以适用,并能在保证精度的同时,达到实时性的要求。     

利用对极几何约束的方法提高SIFT算法的正确率

针对SIFT算法是一种提取局部特征的算法,不能完全体现整幅图像信息,并容易产生失配的问题,提出了一种改进方法。该方法利用swr算法的匹配结果计算两幅图像之间的对极几何关系,利用该约束关系对SIFT算法的结果进行筛选以提高SIFT算法匹配点的正确率。实验结果表明,匹配正确率随着误差精度的提高而提高,反映出算法具有良好的噪声鲁棒性。     

基于改进SIFT与互信息的异源图像匹配

针对同一目标的红外与可见光所形成的异源图像对,提出了一种基于改进SIFT与互信息的算法,寻找两幅图像中的相关点,从而实现两幅图像的匹配。为了改善SIFT算子的匹配效果,本文提出的改进方法,成功地增加了正确匹配点数;同时使用局部互信息量作为判断标准,可以在正确匹配点数即使占劣势的情况下,依然能排除错误的匹配点,扩展了匹配算法的适用性。结果和实际测试表明,两种算法结合能显著改善匹配效果。     

视频流式传输中最优速率分配方法的研究

本文在速率失真函数的基础上,提出了适合精细可分级编码视频流的最优的速率分配方法.该法是在给定的速率限制下,使整个视频序列的平均峰值信噪比(PSNR)最大,也就是使序列的总体失真最小.为此,首先建立增强层的速率失真函数,然后使用拉格朗日乘子方法来求解这个条件最优问题的解.实验结果表明,与公平速率分配相比,最优速率分配不仅可以改善精细可分级编码的编码效率,使整个视频序列的平均峰值信噪比提高12.288dB,而且能够使解码视频的质量波动更加平滑,此外,还能更高效的利用网络带宽.     

动态背景下基于运动矢量补偿的目标检测

在动态场景下,为了降低背景运动对目标检测产生误差的影响,针对视频序列图像,提出基于运动矢量 补偿的目标检测算法。采用背景运动补偿方法来完成目标检测,利用 SURF 特征点来获取精确的匹配点对,从而获 取准确的运动矢量;根据运动目标和背景运动矢量位移的不同来区分出前景和背景区域,将背景运动矢量代入模型 进行参数估计,提高背景补偿的精度;用帧差法检测出运动目标。实验结果表明：该算法具有鲁棒性,能够准确检 测出动态背景下的运动目标。     

视频图像快速去雾系统设计

针对雾天视频图像退化严重的现象,使用TMS320DM6437处理器及其外围电路,研制了一种视频图像快速去雾系统;利用大气物理模型建立基于yCrCb空间的去雾模型,通过简单的数学推导和均值滤波算法,并利用查表法提高计算效率,实现视频图像的快速去雾;通过实验论证和结果分析,得出该系统具有自动化程度高,鲁棒性强,实时性好等特点,可以处理各种不良成像条件下的视频图像,对于720×576分辨率的视频图像,处理速率可以达到50帧/s,满足工程应用的要求。