[发明专利]一种基于颜色恒量和几何不变特征的视频稳像方法

权利要求书

1.一种基于颜色恒量和几何不变特征的视频稳像方法，包括如下步骤：

(1)将视频图像从RGB模式转换为颜色恒量模式，得到对应的颜色恒量图像，具体过程如下：

A1.对于视频图像中的任一像素点，根据以下算式计算该像素点的光谱分量E_A、E_B和E_C：

$\left(\begin{array}{c}{E}_A\\ E_B\\ E_C\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}0.06& 0.63& 0.27\\ 0.30& 0.04& -0.35\\ 0.34& -0.60& 0.17\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}R\\ G\\ B\end{array}\right)$

其中：R、G和B分别对应像素点在红色、绿色和蓝色通道上的亮度值；

A2.根据光谱分量E_A、E_B和E_C通过以下算式计算像素点的颜色恒量值I_CI：

$I_{CI}=(\mathrm{\α},\mathrm{\β},\mathrm{\γ})\left(\begin{array}{c}{\hat{E}}_1\\ {\hat{E}}_2\\ {\hat{E}}_3\end{array}\right)$

E₁＝E_A

其中：和分别对应E₁、E₂和E₃归一化后的值，α、β和γ分别为预设的权重系数；

A3.根据步骤A1～A2遍历视频图像中的每一像素点，得到视频图像对应的颜色恒量图像；

(2)根据所述的颜色恒量图像，建立视频图像的三层高斯金字塔图像，具体过程如下：

B1.使颜色恒量图像作为三层高斯金字塔图像的底层子图P₀；

B2.根据以下算式确定三层高斯金字塔图像的第1层子图P₁和第2层子图P₂，其中上层子图的行列数均为下层子图行列数的一半；

$P_l(i,j)=\underset{m=0}{\overset{4}{\Σ}}\underset{n=0}{\overset{4}{\Σ}}W(m,n)P_{l-1}(2i+m-2,2j+n-2)$

其中：P_l(i,j)为第l层子图P_l中第i行第j列像素点的颜色恒量值，P_l-1(2i+m-2,2j+n-2)为第l-1层子图P_l-1中第2i+m-2行第2j+n-2列像素点的颜色恒量值，W(m,n)为高斯低通滤波算子W中第m行第n列元素的元素值，l＝1或2，i和j分别为第k层子图P_k的行列序号，m和n均为自然数且0≤m≤4，0≤n≤4；所述的高斯低通滤波算子W的表达形式如下：

$W=\left(\begin{array}{ccccc}0.0000& 0.0000& 0.0002& 0.0000& 0.0000\\ 0.0000& 0.0113& 0.0837& 0.0113& 0.0000\\ 0.0002& 0.0837& 0.6187& 0.0837& 0.0002\\ 0.0000& 0.0113& 0.0837& 0.0113& 0.0000\\ 0.0000& 0.0000& 0.0002& 0.0000& 0.0000\end{array}\right)$

(3)提取三层高斯金字塔图像每一层子图中的角点，且将其他两层子图中的角点坐标映射到底层子图中并对角点进行非最大值抑制以剔除重复角点，进而建立每一角点的FREAK描述子；对角点进行非最大值抑制的具体过程如下：对于底层子图中任一3*3的像素区域，若该像素区域存在不止一个角点，则根据以下算式计算区域中每个角点与周围像素点颜色恒量值的差和ρ，保留其中差和ρ最大的角点并剔除其他角点；

$\mathrm{\ρ}=\underset{x=1}{\overset{8}{\Σ}}|I\left(x\right)-I|$

其中：I为当前角点的颜色恒量值，I(x)为当前角点周围8个像素点中第x个像素点的颜色恒量值；

(4)根据步骤(1)至(3)遍历每帧视频图像，以得到每帧视频图像各角点的FREAK描述子；进而根据FREAK描述子对前后两帧视频图像进行角点匹配，具体过程如下：

C1.对于当前帧视频图像的任一角点，根据FREAK描述子计算该角点与前一帧视频图像各角点的汉明距；

C2.提取前一帧视频图像中与该角点汉明距最小的角点J_min，若该最小汉明距小于预设的距离阈值，则使该角点与角点J_min匹配且该被匹配的角点J_min不再与接下去的任何角点做匹配；否则，则表明该角点匹配失败；

C3.根据步骤C1～C2，遍历当前帧视频图像的所有角点；

(5)根据前后两帧视频图像的角点匹配关系，利用MSAC算法对前后两帧视频图像进行帧间运动估计，以求得前后两帧视频图像的仿射变换矩阵，并依此进行遍历；

(6)以第一帧视频图像作为参考帧Z₁，根据以下算式对当前帧视频图像进行稳像处理：

Z′_k＝T_k·Z_k

其中：Z_k表示当前帧视频图像，Z′_k表示当前帧视频图像Z_k稳像处理后的输出图像，k表示当前帧视频图像的帧序号，T_p,p-1表示第p帧视频图像Z_p与第p-1帧视频图像Z_p-1的仿射变换矩阵。

2.根据权利要求1所述的视频稳像方法，其特征在于：所述的步骤(3)中采用FAST-9检测算法提取三层高斯金字塔图像每一层子图中的角点。