华中科技大学本科生毕业设计（论文）开题报告

本科生毕业设计（论文）开题报告

题 目：视频图像防抖动技术研究

院 系 电子信息与通信学院 专业班级 电信 姓 名 学 号 指导教师

2015 年 3 月

华中科技大学本科生毕业设计（论文）开题报告

一、课题来源、目的、意义

随着以微电子技术为代表的信息产业的飞速发展，家用摄像机和手持视觉通讯设备等家用摄像电子产品的应用越来越普及。摄像系统用于实现光电监测、目标跟踪、侦察等任务时，要求输出的视频图像具有较好的稳定性和较高的实时性。在视频拍摄的过程中由于手部抖动等原因使摄像机存在不一致的运动噪声而造成视频序列的抖动和模糊就叫做视频抖动。为了消除这些抖动，需要提取摄像机的真实全局运动参数，然后采用合适的变换技术补偿摄像机的运动，使视频画面流畅而稳定，这项技术通常称为视频防抖或者视频稳定。随着无线技术上的进步, 无线视频通信设备正在开发引进集成视频图像稳定系统以便在传输之前获得稳定的序列。支持视觉交互的手持无线通信设备很可能将很快被提供在家用电子产品市场,而且数字图像稳定系统必然是这些系统不可或缺的组成部分来稳定由于设备不稳定造成的图像波动。视频图像防抖动技术的研究可以提供输出稳定性更好和实时性更高的视频图像，使视频画面流畅而稳定，从而充分提高用户的使用体验。这项技术的应用领域不仅仅限定在家用市场，而且也包含车载监控，航拍，军事等领域。因此，本课题的研究将具有广泛的应用前景和重要的实用意义。

二、国内外研究现况及发展趋势

视频图像防抖动技术是数字视频图像编码和压缩技术的延伸，是一种使视频画面流畅而稳定的数字图像稳定技术,并且由于其应用范围广泛，已成为研究与应用的热点。

第一种方法是基于条件推理的自动对焦技术。基于条件推理的自动对焦(AF)系统，有两个部分组成，一个是爬山算法（MCS）模块，另一个是条件推理模块。首先，已知基于爬山算法的系统的性能受限于外部物理干扰。然后，对于条件推理方法，可以用一个由包含在图像信号中的外部干扰成分构成的像平面来描述。优化的具有很高的干扰免疫性和通过条件推理方法来控制适应性的自动对焦（AF）系统，适用于各种不可预测的条件和干扰下正常工作。

第二种方法是基于子图像相位相关的全局运动估计和基于卡尔曼滤波的运动修正的数字图像稳定。全局运动是基于四个子图像的局部运动来估计的，而其中的

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每一幅子图像又是使用基于运动估计的相位相关来检测的。全局运动矢量不是由公平中值滤波而是由子图像相位相关面的峰值决定。子图像相位相关面峰值显示可靠的局部运动矢量，作为不良匹配的子图像由于传播导致在相位相关表面产生相当低的峰值。利用子图像可以快速实现基于运动估计的相位相关。图像帧的全局运动矢量累积是为了得到全局位移矢量，这是卡尔曼滤波稳定技术。

图1典型的用于局部运动估计的子图像位置

还有一种方法是基于位平面匹配(BPM)的数字图像稳定(DIS)技术。此系统使用从视频序列提取出一阶位平面执行运动估计。这种运动估计技术只使用布尔函数，能够实现显著减少计算复杂度的工作,同时保持运动估计的准确性。 为了快速、有效的实现数字图像稳定过程,有人提出了一种适用于多种环境下的新的最佳运动估计算法。在该算法中,扩展了称为HDTM(分层分布式模板匹配)的原来的快速模板匹配方法。这种方法在各种各样的干扰下，快速和有效的利用必不可少的参考块进行运动估计。然后，利用被选定的块的运动矢量使用LMedS（最小平方中值定理）方法来分割某些区域，淘汰不支持估计的运动参数的块。

视频图像防抖动技术的研究在这里主要体现在两个方面，一个是在获取视频图像之前的自动对焦与图像稳定技术的研究，一个是在得到视频图像后的基于图像帧序列的运动估计与修正补偿。在此次技术研究设计中，会参照前一种视频图像防抖动技术的基本原理来设计数字图像稳像系统，但主要还是倾向于后一种技术，力争实现相对最优的使视频画面流畅而稳定的数字图像稳定技术。

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