基于TMS320C642電子穩(wěn)像的實現(xiàn)

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　　電子穩(wěn)像集合了計算機、數(shù)字圖像處理和數(shù)字信號處理等技術為一體的新一代實現(xiàn)圖像序列穩(wěn)定的綜合性技術。實時性和準確性是衡量電子穩(wěn)像系統(tǒng)的兩個重要指標。因此，電子穩(wěn)像算法要體現(xiàn)其優(yōu)越性，就要滿足實時性和準確性。

　　1 基于灰度投影的電子穩(wěn)像算法

　　1.1 電子穩(wěn)像基本原理

　　電子穩(wěn)像(Electronic Image Stabilization，EIS)是集電子技術、計算機、數(shù)字信號處理、視頻圖像處理等為一體的實現(xiàn)數(shù)字圖像序列穩(wěn)定的技術。電子穩(wěn)像技術中最基本的是像移補償技術是直接從像面上通過檢測參考圖像和被比較圖像的運動矢量，然后利用算法進行補償?shù)募夹g。穩(wěn)像的基本原理：(1)根據(jù)圖像序列或視頻的各種信息進行局部運動估計。(2)進行全局運動估計。(3)經(jīng)過運動估計后取得運動參數(shù)，然后進行綜合評價。(4)根據(jù)綜合評價的結果進行運動補償，并最終取得穩(wěn)定的輸出序列。由此可知，獲得圖像的全局運動矢量是電子穩(wěn)像的前提條件?；玖鞒倘鐖D1所示。對于全局運動矢量可以通過灰度投影算法獲得。

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　　1.2 灰度投影算法

　　灰度投影算法(Projection Algorithm，PA)是利用圖像灰度分布變化的特點得到圖像幀間運動矢量。對于灰度細節(jié)豐富、直方圖無明顯特征、對比度差的圖像難以識別特征量，尋找特征量不僅無法保證所需的穩(wěn)像精度，更難以滿足穩(wěn)像的實時性要求。針對此種圖像序列，用灰度投影法來實現(xiàn)圖像運動矢量的準確獲取，從而達到穩(wěn)定圖像序列的目的。視頻圖像序列是圖像的灰度發(fā)生變化的圖像序列，各種運動矢量估計算法均是以灰度變化為依據(jù)。投影算法能充分利用圖像的灰度變化這一特點，較準確地估計出圖像的運動矢量。此算法的優(yōu)點是：灰度曲線匹配速度快，從而提高了穩(wěn)像速度，適用于圖像照度變化導致的灰度變化的情況?；叶韧队八惴ㄊ菍崿F(xiàn)只含平移運動或旋轉(zhuǎn)運動較小的圖像序列電子穩(wěn)像的較理想算法。

　　(1)灰度映射。

　　灰度映射就是把每一幀輸入的初始的二維圖像信息映射成為兩個獨立的一維波形，如下為列投影的映射方法

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　　式(1)～式(3)中，Colk(j)為第k幀圖像第j列的灰度值;Curk(i，j)是第k幀圖像上(i，j)位置上的像素值;NC是列數(shù)，ColProjk(j)是第k幀圖像第j列修正后的投影值。行方向灰度投影映射的算法可以同理推出。

　　(2)投影濾波。

　　投影濾波是為了降低邊界信息的幅值，保留中間區(qū)域的幅值，使用濾波器經(jīng)行濾波。由于邊緣信息在互相關計算時會對互相關的峰值產(chǎn)生不利影響，因此要將邊界處的投影值去除。由于圖像移動量大時，邊緣信息在每一幅圖像上是惟一的，所以通過對投影值進行濾波可提高算法精度。

　　(3)互相關運算。

　　互相關運算就是將當前幀圖像的行、列投影曲線與參考幀圖像的行、列投影曲線做互相關計算。運算后得到的相關值曲線中的惟一峰值即為補償運動矢量所求的位移值。得到了水平方向和垂直方向的位移矢量后，就將當前圖像向位移矢量的反方向平移相應大小的像素距離，從而實現(xiàn)圖像序列的穩(wěn)定。行、列相關運算的計算如式(4)所示

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　　式(4)中Colk(j)為第k幀圖像第j列的灰度投影值;NC為列的長度;m為位移矢量相對于參考幀在一側的搜索寬度。設wmin為C(w)最小時w的值，則第k幀圖像相對于參考幀圖像在垂直方向的位移矢量如式(5)所示。

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　　得到了水平方向和垂直方向的位移矢量后，就可以把當前圖像向位移矢量的反方向運動，響應大小的像素距離，從而實現(xiàn)圖像序列的穩(wěn)定。