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全景电子稳像中全局运动估计及运动滤波方法研究

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的主要研究内容

第二章 电子稳像关键技术

2.1 全局运动估计方法研究

2.2 运动滤波方法研究

2.3 全景电子稳像相关技术研究

2.2 本章小结

第三章 基于3D球面的全景相机运动估计

3.1 密集光流掩码确立关键相机

3.2 特征点匹配

3.3 全局运动估计

3.4 本章小结

第四章 多相机全景运动滤波及运动补偿

4.1 基于欧拉角的卡尔曼滤波方法

4.2 基于流形的3D旋转矩阵平滑

4.3 运动补偿

4.4 本章小结

第五章 多相机全景稳像并行化策略

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录

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摘要

全景电子稳像在电子拍摄领域得到广泛应用,也可扩展到汽车电子、智能交通等视频监控领域。多CCD全景稳像技术能够有效的提高视频的压缩率,抑制由于摄像载体不稳定而引起帧间波浪式抖动,缓解观察者视觉疲劳的问题。
  本文研究了全景电子稳像中的全局运动估计及运动滤波方法。分别将各个相机进行球面投影,设定关键相机,将各相机球面旋转到关键相机所在球面。通过对关键相机进行运动估计,即可获得整个球面的运动轨迹。在全局运动估计的过程中,首先根据每个相机的可视化密集光流图来寻找场景内运动最简单的相机为关键相机,进而对关键相机进行前背景分割,使特征点选取在背景上,提高全局运动估计精度。采用ICP算法进行运动估计,得到的全景摄像系统的运动轨迹由旋转矩阵来表示,采用基于流形的改进IIR滤波对旋转矩阵序列进行滤波,将平滑后的运动轨迹与原始运动轨迹作差,得到引起全景摄像系统抖动的旋转矩阵,进而通过沿旋转矩阵相反的方向旋转球面,最后将球面展开获得稳定的全景图像序列。结果表明,多CCD全景摄像系统的全局运动估计方法能有效的抑制局部运动的干扰,选取场景内运动简单的相机为关键相机,并能较好的区分前背景,使特征点选取在背景上。对全景摄像系统的运动轨迹进行滤波的过程中能有效的抑制随机抖动,保留主动运动,达到路径平滑的效果,且不会偏离原始轨迹。本算法能够有效的解决全景摄像机稳像中的运动估计及运动滤波的问题。

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