[发明专利]一种基于单神经元PID控制器的数字稳像方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及视频处理技术领域，尤其涉及一种基于单神经元PID控制器的数字稳像方法及装置。

背景技术

视频采集过程中，摄像设备自身晃动导致视频抖动问题。在数字摄像领域中，通常采用数字稳像技术处理视频抖动。数字稳像技术的原理是：首先，由数字稳像装置中的运动矢量估计单元计算视频相邻帧图像之间的全局运动矢量(GMV，Global Motion Vector)，然后，再由运动补偿单元根据该全局运动矢量生成补偿运动矢量(CMV，Compensating Motion Vector)，最后，该数字稳像装置根据该补偿运动矢量对视频当前帧图像进行视频校正，从而消除视频抖动，获得稳定的视频输出。

目前，运动补偿单元主要利用运动矢量累积法(MVI，Motion Vector Integration)生成补偿运动矢量。请参见图1，为现有技术的运动矢量累积法原理图，该方法通过对视频相邻帧图像之间的全局运动矢量进行累加，该累加过程等效于一阶无限冲激响应(IIR，Infinite Impulse Response)滤波器，通过滤波得到当前帧的抖动运动矢量(JMV，Jittering Motion Vector)。其数学表达式为：CMV(n)＝JMV(n)＝αJMV(n-1)+GMV(n)。其中，GMV(n)为视频当前帧图像的全局运动矢量，JMV(n)为视频当前帧图像的抖动运动矢量，JMV(n)直接作为视频当前帧图像的补偿运动矢量CMV(n)，α为阻尼系数，其作用是控制误差累积以及抑制稳态滞后效应。

但是，当摄像设备进行主动扫描运动时，全局运动矢量中还会引入扫描运动矢量(SMV，Scanning Motion Vector)，导致稳像后的视频出现稳态滞后效应，虽然阻尼系数α能够抑制稳态滞后效应，但是α通常是根据技术人员的经验设定的，α过大会无法抑制稳态滞后效应，α过小则会使抖动运动矢量精度较差。故无法生成精确的补偿运动矢量，从而无法有效消除稳态滞后效应，降低了数字稳像的效果。

发明内容

为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种数字稳像方法及装置，用于生成精确的补偿运动矢量。通过实施本发明方案，能够生成精确的补偿运动矢量，有效消除稳态滞后效应，提高数字稳像的效果。

一种基于单神经元PID(Proportion-Integration-Differentiation，比例-积分-微分)控制器的数字稳像方法，包括：

将当前帧图像对应的单神经元PID控制器参考输入r(n)与前一帧图像对应的补偿运动矢量CMV(n-1)的差值r(n)-CMV(n-1)作为当前帧图像对应的单神经元PID控制器误差输入e(n)；

根据所述当前帧图像对应的单神经元PID控制器误差输入e(n)生成当前帧图像对应的单神经元PID控制器输出u(n)；

根据所述当前帧图像对应的单神经元PID控制器输出u(n)和当前帧图像对应的全局运动矢量GMV(n)生成当前帧图像对应的补偿运动矢量CMV(n)。

一种基于单神经元PID控制器的数字稳像装置，包括：

第一计算单元，用于将当前帧图像对应的单神经元PID控制器参考输入r(n)与前一帧图像对应的补偿运动矢量CMV(n-1)的差值r(n)-CMV(n-1)作为当前帧图像对应的单神经元PID控制器误差输入e(n)；

单神经元PID控制器，用于根据所述当前帧图像对应的单神经元PID控制器误差输入e(n)生成当前帧图像对应的单神经元PID控制器输出u(n)；

运动补偿单元，用于根据所述当前帧图像对应的单神经元PID控制器输出u(n)和当前帧图像对应的全局运动矢量GMV(n)生成当前帧图像对应的补偿运动矢量CMV(n)。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

当前帧图像对应的单神经元PID控制器输出u(n)由单神经元PID控制器根据当前帧图像对应的单神经元PID控制器误差输入e(n)生成，运动补偿单元在生成当前帧图像对应的补偿运动矢量CMV(n)过程中引入u(n)作为输入，相当于在生成CMV(n)的过程中引入基于单神经元PID控制器的控制环节。通过实施前述方法，能够使得运动补偿单元生成精确的补偿运动矢量，从而有效消除稳态滞后效应，提高数字稳像的效果。

附图说明

图1为现有技术的运动矢量累积法原理图；

图2为本发明第一实施例的基于单神经元PID控制器的数字稳像方法流程图；

图3为本发明的运动矢量累积法原理图；