[发明专利]基于分层块匹配的实时数字视频稳像方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及一种图像处理方法，具体指一种基于分层块匹配的实时数字视频稳像方法。 

背景技术

随着摄像设备应用的日益广泛，摄像平台变得越来越多样化。通过车载摄像系统、手持摄影设备、飞机或者舰船摄影平台等得到的视频信号往往会因为摄像机的运动而发生抖动。视频抖动不仅会影响视觉效果，容易使观看者产生晕眩进而导致误判和漏判，并且给进一步的图像处理带来困难。如何将这些视频信号转化为高质量的稳定视频具有重要的理论意义和实用价值。 

按视频稳像原理来分，常用的稳像装置可以分为三类：机械式稳像，光学稳像和电子稳像。电子稳像作为一种新型稳像技术，较之传统的陀螺仪稳像，减震装置稳像及光学稳像等具有结构简单，设备体积小，价格低，功耗小等明显优势。 

电子稳像系统的算法包括块匹配算法，代表点匹配算法，灰度投影算法，位平面匹配算法，光流场法，频域估计法等等。其中块匹配算法以算法实现简单，复杂度低，工业应用程度广泛著称，但传统的块匹配算法存在以下两点主要问题：首先是搜索精度与算法时间复杂度间的矛盾，其次为视频图像全局运动与局部运动的区分问题。 

发明内容

本发明针对传统块匹配稳像算法的问题，提供了一种基于分层块匹配的实时数字视频稳像方法。 

其包括如下步骤：首先对输入亮度分量图像进行下采样处理；然后对亮度分量下采样图像内M个搜索块进行设定范围的全搜索，输出各搜索块运动矢量及SAD统计信息；根据亮度分量下采样图像各搜索块SAD统计信息判断其运动矢量有效性，再对有效搜索块运动信息统计“运动方向”与“运动大小”相似度，选取相似度最高者作为最佳运动矢量并输出；将亮度分量下采样图像最佳运动矢量在亮度分量原始图像等比例放大后，进一步做设定范围求精全搜索，并输出亮度分量原始图像最终运动矢量；对一定时间间隔内亮度分量原始图像运动轨迹低 通平滑滤波，并计算输出最终图像补偿量；根据最终图像补偿量对当前图像进行补偿； 

与现有的块匹配稳像技术相比，本发明优点在于：1、计算复杂度低。采用分层快匹配，大范围搜索工作在下采样图像中进行，而原始图像仅进行小范围精细搜索，大幅降低计算复杂度；2、搜索精度高。在下采样图像与原始图像中均采用全搜索，保证运动矢量精确性；3、有效区分全局运动与局部运动，提高稳像的主客观性能。选取合适的搜索块大小，并通过SAD统计信息及运动矢量相似程度选取最优下采样图像运动矢量。 

附图说明

图1为基于分层块匹配的实时数字视频稳像方法整体流程图， 

图2为下采样图像最佳运动矢量选取流程图； 

图3为FIR低通滤波示意图； 

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。如图1所示，本发明的基于分层块匹配的实时数字视频稳像方法包括以下步骤： 

第一步，输入图像预处理。 

分别在水平及垂直方向对输入图像亮度分量进行N倍下采样处理。 

第二步，下采样图像运动搜索。 

在下采样图像中分别对M个搜索块进行设定范围的全搜索，在搜索过程中统计SAD相关信息，并与运动矢量一起输出。具体步骤如下： 

步骤1，在参考下采样图像中对各搜索块进行全搜索。 

设搜索窗口宽为SW，高为SH，搜索块宽为BW，高为BH，待搜索位置总数为SCAND，搜索块内像素点数目为PNUM，则 

SCAND＝SW×SH

PNUM＝BW×BH。 

全搜索块匹配准则为SAD：