高精度实时全帧频SURF电子稳像方法

第 １ ９卷
第 ８期
光 学 精 密 工 程
Ｏ ｐ ｉｓａ ｅ ｉ ｉｎ Ｅｎ ｎ ｅ ｉ ｇ ｔｃ ｎｄ Ｐｒ ｃｓｏ ｇｉ ｅ ｒｎ
பைடு நூலகம்
Ｖｏ ９ ＮＯ ８ Ｌ１ ．
Ａｕｇ． Ｏ１１ ２
２１ Ｏ １年 ８月
《 多模 式 实 时 电子 稳像 仪器 的研 究 》 专栏 文 章导 读
周 立伟
北 京 理 － 大 学 光 电 成 像 技 术 与 系统 教 育部 重 点 实 验 室 Ｉ －
国 家 自然科 学基 金 重 点 项 目（ 学 仪 器 专 项 ） 助 项 目” 科 资 多模 式 实 时 电 子稳 像 仪 器 的 研 究 ” 形 成 了 多 模 式 实 时 电 子 ， 稳 像 数 学模 型 、 兴 趣 区域 的 运 动 预 测 、 于 图像 复 原 的 帧 内去 抖 等 新 理 论 和 新 技 术 ， 成 功 研 制 了 工程 应 用 的 电子 稳 感 基 并
累 了丰 富 的 经验 ， 制 开 发 了多 个 成 像 与 探 测 系统 与仪 器 ， 泛 应 用 于 兵 器 、 天 、 空 、 研 广 航 航 高铁 等 领 域 ， 次 获 得 国 家科 技 多
进 步 奖 以及 省 部 级 科 技 进 步 奖等 奖 项 。 这 里 涉及 的 研 究 工作 ， 是 在 这 些 成 果 的基 础 上 进 行 的 。 正
摘 要 ： 对 视 频 抖 动 和 电 子稳 像 的 实 时 性 ， 出 了 基 于 Ｓ 针 提 ＵＲＦ的 电 子 稳 像 算 法 。 首 先 ， 用 Ｓ Ｆ算 法 检 测 图像 的 兴 趣 采 ＵＲ 点 ， 立 了 当前 帧与 参 考 帧 的 对 应 关 系 ， 出 高 精 度 的运 动 估 计 矢 量 。 然 后 ， 过判 定参 考 帧 更 新 策 略 ， 得 平 滑 的 帧 间 建 得 通 获
专 门从 事光 电 成像 与探 测 技 术 以及 微 光 红 外技 术 的 理 论 研 究 、 系统 开 发 、 广 应 用 和 高层 次 创 新 人 才培 养 的 实体 。 实 验 推 室依 托 ” 学工 程 ” 家一 级 重 点 学科 ， 光 国 多年 来 在 国 防光 电 成像 技 术 领 域 围绕 国 民 经 济 、 会 发 展 和 国 家安 全 面 临 的 重 大 社 技 术 问题 ， 担 了众 多 的 国 家 ９ ３计 划 、 ６ 承 ７ ８ ３计 划 、 家 自然 科 学基 金 面 上 和 重 点 项 目以及 国 防 武 器预 先 研 究 项 目等 ， 国 积
用 Ｈａｒ系数 冗余 字典 将 图像 稀 疏 化 ， 清 晰 图 像 库 中训 练 了 一 个 冗余 字 典 进 行 第 二 次稀 疏 收 敛 来 去 除 去模 糊 中被 加 权 ａ 从
的 噪 声 ， 在 稀 疏 框 架 下 的 图像 复 原 提 供 了一 种 新 的 思路 。 为 以上 研 究 工 作 是 在 北 京 理 工 大 学 光 电 成 像 技 术 与 系统 教 育 部 重 点 实验 室光 电信 息工 程 研 究所 完成 的 。 该 研 究 所 是
文 章 编 号 １ ０ — ２ Ｘ（ ０ １ ０ — ９ ４ ０ ０ ４９ ４ ２ １ ） ８１ ６ — ９
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Ｉ 度 实 时全 帧 频 Ｓ ＇精 ａ Ｊ ＵＲＦ 电子 稳像 方 法
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张 坤 ， 许廷发 弘 ， 平 冯 亮 王 ，
（． １ 北京理工大学 光 电学院， 北京 １０ １ ０８ ； ２ 北京理工大学 光电成像技术与系统教育部重点实验 室， ． 北京 １０ ８ ） ００１
像 仪 器 。 以 下 三篇 文 章 的 研 究 ， 于 该 项 目研 究 中 的一 部 分 。 属 《 精 度 实 时全 帧频 Ｓ 高 ＵＲＦ电 子 稳 像 方 法 》 文 主 要 针 对 高频 抖 动 和 电 子 稳 像 实 时性 问 题 ， 用 Ｓ Ｆ检 测 图像 的 一 采 ＵＲ
兴 趣 点 ， 计 出 高精 度 的运 动 矢 量 ； 得 了平 滑 的 帧 间 全 局 运 动 矢量 ， 而 进 行 全 帧 频 补 偿 ， 终 实现 了 高精 度 的 实 时 全 估 获 进 最
关 键 词 ： 子 稳 像 ； 帧 频 ； ＵＲ 算 法 ； 动 估 计 ； 动 滤 波 ； 像 素 电 全 Ｓ Ｆ 运 运 亚 中图分类号 ： ＴＮ９ １ １ ４ ． 文献标识码 ： Ａ ｄ ｉ１ ． ７ ８ ＯＰ ． ０ １ ９ ８ １ ６ ｏ ：０ ３ ８ ／ Ｅ ２ １ １ ０ ． ９ ４
帧 频 电子 稳 像 。
《 动 成 像 混 合 模 糊 的全 变 分 图像 复 原 》 文 主 要 用 于运 动 成 像 中视 频 的 帧 内复 原 。 依 据 模 糊 图像 的频 谱 特 性 定 性 运 一 判 定 模 糊 类 型 ， 用倒 谱 分析 的 方 法 定 量 估 计 模 糊 模 型 点 扩散 函 数 ； 用适 用 于 Ｌ 利 采 范 数 的 Ｓ ｌ — Ｂ ｅ ｍａ ｐｉ ｔ ｒ ｇ ｎ方 法 实现 了 耦 合 梯 度 保 真 项 的 改 进 型 全 变分 图像 复 原 算 法 ， 完成 了仿 真 和 实拍 混 合 模 糊 图像 的 复原 。 《 动 模 糊 退 化 图像 的 双 字 典 稀 疏 复 原 》 文 针 对 曝 光 时 间 内相 机 和 场 景 之 间 发 生相 对 运 动 产 生 的运 动 模 糊 问题 ， 运 一
全 局 运 动矢 量 ， 而 对 原 始 视 频 序 列 进 行 运 动 补 偿 。最 后 ， 参 考 帧 对 应 区 域 像 素 填 充 到 稳 像 帧丢 失 像 素 区 域 进 行 全 帧 进 将 频 补偿 ， 出高 精 度 的 实 时 全 帧 频 电子 稳 像 视 频 。 实 验 结 果 表 明 ， 用 Ｓ Ｆ算 法 的 实 时 电 子 稳 像 算 法 ， 行 时 间 ＜ ３ 输 采 ＵＲ 运 Ｏ ｍｓ 精 确 度 ＜ １ｐｘｌ对 存 在严 重 运 动 模 糊 的视 频 具 有 较 强 的 鲁 棒 性 ， 以 去 除 帧 间 高 频 抖 动 并 有 效 改 善 视 频 质 量 。 ， ｉｅ， 可