基于特征跟踪和网格路径运动的视频稳像算法

针对手持移动设备拍摄的抖动视频问题,提出了一种基于特征跟踪和网格路径运动的视频稳像算法。通过SIFT算法提取视频帧的特征点,采用KLT算法追踪特征点,利用RANSAC算法估计相邻帧间的仿射变换矩阵,将视频帧划分为均匀的网格,计算视频的运动轨迹,再通过极小化能量函数优化平滑多条网格路径。最后由原相机路径与平滑相机路径的关系,计算相邻帧间的补偿矩阵,利用补偿矩阵对每一帧进行几何变换,从而得到稳定的视频。实验表明,该算法在手持移动设备拍摄的抖动视频中有较好的结果,其中稳像后视频的PSNR平均值相比原抖动视频PSNR值大约提升了11.2 dB。与捆绑相机路径方法相比约提升了2.3 dB。图像间的结构相似性SSIM平均值大约提升了59%,与捆绑相机路径方法相比约提升了3.3%。     

李群流形上的在线视频稳像算法

针对传统视频稳像算法无法兼顾高质量稳像和低延时的问题,提出李群流形上卡尔曼滤波的实时视频稳像算法.将视频帧间运动分解为旋转分量和平移分量.旋转分量由陀螺仪数据计算的旋转矩阵表示,平移分量由视频帧间匹配得到的平移矩阵表示,旋转矩阵的序列和平移矩阵的序列分别对应于李群流形上的运动路径.利用李群流形上的卡尔曼滤波分别对旋转分量和平移分量进行平滑.最终通过运动补偿获得稳定的视频帧序列.实验表明,文中算法能够兼顾延时和稳像效果,可以在移动端实现高质量的在线视频稳像.     

即时全变差优化的低延时视频稳像方法

目的 传统的视频稳像方法为了获得理想的稳像效果,一般耗费较多的计算时间,且存在较长的延时。针对此问题,提出一种即时全变差优化的低延时视频稳像方法。方法 首先利用特征点检测和匹配计算帧间单应变换,得到抖动视频的运动路径;然后通过即时全变差优化方法对抖动路径进行平滑优化,获得稳定的运动路径;最后通过运动补偿,生成稳定的视频。结果 对公共视频数据集中的抖动视频进行稳像效果测试,并与当前稳像效果较好的几种稳像算法和商业软件进行效果和时间对比。在时间方面,统计了不同方法的每帧平均消耗时间和处理延迟帧数,不同于后期处理方法需要得到大部分视频帧才能够进行计算,本文算法能够在只有一帧延时的情况下获得最终的稳像结果,相比于MeshFlow方法有15%左右的速度提升;在稳像效果方面,计算了不同方法稳像后的视频扭曲率和裁剪率,并邀请非专业用户进行了稳定程度的主观判断,本文算法的实验结果并不输于目前被公认较好的3种后期稳像方法,优于Kalman滤波方法。结论 本文所提稳像方法能够兼顾速度和有效性,相对于传统方法,更适合低延时要求的应用场景。     

基于分段处理的视频稳像算法

针对视频拍摄过程中出现抖动的问题,本文根据在短时间内摄像机运动轨迹保持不变的观察现象,提出了一种按时间分段处理视频的视频稳像（SPVS）方法。首先提取视频的SURF特征点,用uMLESAC算法快速准确地去除异常点,并使用最小二乘法求解帧间仿射运动模型。然后利用分段方法优化处理视频的仿射运动模型参数。最后利用视频补偿得到稳定的视频文件。实验表明SPVS方法可有效地去除视频中抖动成分。     

结合光流法和卡尔曼滤波的视频稳像算法

针对手机拍摄过程中产生的视频抖动问题,提出了一种基于光流法和卡尔曼滤波的视频稳像算法。首先通过光流法预稳定抖动视频,对其生成的预稳定视频帧进行Shi-Tomasi角点检测,并采用LK算法跟踪角点,再利用RANSAC算法估计相邻帧间的仿射变换矩阵,由此计算得出原始相机路径;然后通过卡尔曼滤波器优化平滑相机路径,得到平滑相机路径;最后由原始相机路径与平滑路径的关系,计算相邻帧间的补偿矩阵,再利用补偿矩阵对视频帧逐一进行几何变换,由此得到稳定的视频输出。实验表明,该算法在处理6大类抖动视频时均有较好的效果,其中稳像后视频的PSNR值相比原始视频的PSNR值约提升了6.631 dB,视频帧间的结构相似性SSIM约提升了40%,平均曲率值约提升了8.3%。     

基于曲线拟合的视频稳像方法

根据人眼的视觉特性,提出一种基于曲线拟合的视频稳像方法。使用图像背景特征点对摄像机的全局运动进行估计,利用曲线拟合的方法计算出摄像机的抖动分量,并将曲线拟合的结果作为摄像机的主观运动方向,对其摄像机的抖动运动分量进行补偿,使图像位移矢量达到最小,以有效减少运动补偿后引起的图像信息丢失。对抖动角度在20°内移动摄像机拍摄的视频进行稳像处理,实验结果表明,该方法稳像后视频的抖动角度小于2°,视频图像信息的损失小于5%,具有较好的稳像效果,并且在稳像后保证了视频帧内容的完整性。     

基于Harris角点匹配与图像融合算法的嵌入式稳像系统设计

针对传统电子稳像平台的缺陷,设计一种基于改进Harris角点检测的进行运动估计的FPGA(Field Programmable Gate Array)稳像系统。算法针对FPGA结构特点以及Harris算法理论结构,对其进行必要的改进。针对运动补偿后原有部分图像信息缺失问题,提出一种基于图像融合的缺失图像补偿算法。系统还完成了运动估计和运动补偿部分的硬件设计,使得视频序列帧间存在平移和旋转时能够消除这种运动。研究结果证明,系统能消除随机抖动。     

塔机吊钩可视化系统的视频稳像算法

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■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.     

噪声条件下基于粒子群优化的数字稳像方法*

当视频序列中同时存在随机噪声和随机晃动时,传统的数字稳像算法由于受到噪声干扰而无法有效消除视频序列中的随机晃动。为了稳定这种存在随机噪声的视频序列,提出了一种基于粒子群优化的数字稳像方法。首先,定义了衡量寻优结果适应度函数,即输入视频连续若干帧均值图像的能量;然后,算法利用粒子群优化策略来搜索视频序列的最优运动补偿向量;最后,实验分别使用模拟抖动视频和真实拍摄的视频来测试算法的性能。实验结果表明,当测试视频同时存在随机噪声和随机晃动时,该算法不仅能够有效消除视频的随机晃动,并且有效抑制了随机噪声。     

基于特征匹配与运动补偿的视频稳像算法

针对在复杂背景下航拍视频的抖动情况,为了实时输出稳定的视频,提出了一种改进的特征匹配算法与全局运动补偿相结合的视频稳像算法。首先,利用尺度不变的SURF算法提取特征点并计算描述符,再结合快速近似最邻近匹配算法得到匹配点对,并通过双向匹配以及K近邻算法筛选优秀匹配点,从而提高匹配正确率;其次,提出了一种局部区域匹配法,提高了算法处理速度,并避免场景内运动目标对稳像效果的影响。通过建立仿射变换模型,求解相邻帧图像的变换参数,进而对图像进行全局运动补偿。结果表明,该算法速度快、匹配精度高,有良好的视频稳像效果。