快速灰度投影稳像算法研究

第28卷第8期 兵工自动化 Vol. 28, No. 8 2009年8月 Ordnance Industry Automation Aug. 2009

·88·

doi: 10.3969/j.issn.1006-1576.2009.08.031

快速灰度投影稳像算法研究

周亚军，王翔，苏享，姚志龙，姚春柱

（解放军炮兵学院 信息化弹药研发中心，安徽 合肥 230031）

摘要：为提高灰度投影稳像算法的速度，提出一种等间隔快速投影算法：参考帧图像每行（列）进行投影，待稳定帧图像的投影区域进行等间隔行（列）投影，所有的投影行（列）内等间隔取像素值，将2帧图像的投影曲线进行遍历相关运算，得出图像的运动矢量。通过分析相关曲线，得出其单峰性的特点。实验结果表明，该算法可保持传统灰度投影算法的稳像精度，运算量显著减小，计算速度大大提高。

关键词：电子稳像；灰度投影；快速投影；快速搜索 中图分类号：TP301.1; TP391.9 文献标识码：A

Research on Fast Gray Projection Algorithm for Image Stabilization

ZHOU Ya-jun, WANG Xiang, SU Xiang, YAO Zhi-long, YAO Chun-zhu

(Informational Ammunition Research & Developing Center, Artillery Academy of PLA, Hefei 230031, China) Abstract: In order to accelerate gray projection and image stabilization algorithm, put forward a uniformly-spaced allegro algorithm: project each column (row) of the reference frame image, and process uniformly-spaced column (row) projections among the proposed stable frames’ projection area. Fetch pixel value among equal intervals of all projection columns (rows). Put up ergodic operations of the two frame images’ projection curve, thus obtain moving vectors of the image. Then through analyzing relation curve, find its features of unimodality. Experiment result shows the algorithm can keep precision of traditional algorithm, while can simplify and accelerate the calculation. Keywords: Electronic image stabilization; Gray projection; Fast projection; Fast search

0 引言

电子稳像（Electronic image stabilization -EIS ）通过检测并补偿图像帧间运动矢量，来减缓甚至消除图像序列的抖动。运动矢量的检测是电子稳像的关键环节，目前的主要算法有：灰度投影法[1]、块

匹配算法[2-3]、位平面匹配法[4]、特征跟踪法[5-6]等。快速搜索算法只用在矢量检测相关运算中，全局搜索的运算量不大，快速搜索算法对提高估算速度不明显。故提出等间隔快速投影算法，在保持传统灰度投影算法的稳像精度的基础上，使计算速度提高。

1 快速灰度投影

1.1 传统灰度投影

灰度投影就是将经过滤波预处理后的每一帧M ×N 图像的二维灰度信息映射成2个独立的一维投影序列。计算公式如下：

1()(,)n

k k y G x G x y ==∑ (1)

∑==m

x k k y x G y G 1

),()( (2)

其中：m 、n 分别是图像投影区域的宽度、高度；G k (x ,y )为第k 帧图像(x ,y )上位置处的像素灰度值；

G k (x )为该图像第x 列的灰度投影值；G k (y )为该图像

第y 行的灰度投影值。

传统灰度投影中参考帧和待稳定图像的投影区域相同，且通常采用全投影，即将投影区域每行（列）进行映射，行（列）内的每个像素都参与投影。 1.2 快速灰度投影算法

相邻像素具有灰度相似性，在灰度投影计算时，取小区域内一个像素值，可代表这块小区域的灰度特征。就可减小运算量，加快灰度投影的速度，而不影响稳像精度。等间隔投影就是简单有效的方法。由于行、列的投影相关计算类似，现以列投影为例来说明图像快速灰度投影及其计算的过程。

等间隔投影算法要求采用遍历运算才可得到准确的运动矢量，否则会影响矢量的估算精度。参考帧图像所有列投影，每列内等间隔取像素值。间隔不宜过大，以免图像信息损失过多，取3~5个像素。

待稳定帧图像的投影如图1，图像的投影区域为灰色区域abcd ，列与列之间的间隔为dx ，列中像素与像素间隔dy （为计算方便，取的间隔值相同），0x r 、0y r 分别为水平、垂直方向的最大稳像范围。假设投影区域宽度、高度为m 、n ，取dx =3，dy =3，

收稿日期：2009-02-14；修回日期：2009-04-10 作者简介：周亚军（1983-），男，江西人，炮兵学院在读研究生，从事数字图像处理研究。