CN102073988B - 一种基于普通精度陀螺的电子减抖方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于普通精度陀螺的电子减抖方法，该方法主要应用于传感器电子减抖系统中。该方法通过普通精度陀螺计算摄像系统的抖动偏移量，估计抖动所指象限(方向)；将该象限的中心作为块匹配算法的初始搜索位置进行局部运动估计；最后据此抖动方向信息剔除局部运动矢量中的“异常点”后，快速估计全局运动矢量，并补偿图像达到减抖的效果。该方法原理简单易于实现，能够提高运算速度和估计精度，对陀螺精度要求不高，可以极大程度降低硬件成本，可以使用体积很小的微机械陀螺，不增加系统复杂度，可以不进行复杂偏移校正和补偿漂移计算。
Description
技术领域
本发明专利涉及一种用于基于普通精度陀螺的电子减抖方法，尤其是一种普通精度陀螺与数字处理相结合的电子减抖方法，该方法主要应用于传感器电子减抖系统中。
背景技术
传统的传感器电子减抖系统，利用高精度陀螺进行一级减抖，用数字处理方法做二级减抖。该方法需要机械装置对抖动进行补偿，体积、重量较大，对陀螺精度要求很高。目前出现的将传感器与数字技术相结合的电子减抖方法，首先利用高精度陀螺检测运动偏移量，然后用数字的方法进行运动补偿。该方法用数字方法替代了机械装置对抖动进行补偿，体积、重量大幅减小。但减抖的精度完全依赖陀螺的精度，仍然对陀螺精度要求非常高。
高精度陀螺相对普通精度陀螺，其价格高出几十倍甚至几百倍，通常为主要的系统成本负担。同时由于陀螺自身的静止偏移和零漂温漂原因，要正常使用需要复杂的校正偏移运算，使用中需要进行复杂的实时补偿。尤其对于新型的微机械(MEMS)陀螺，其体积小、成本低，但精度有限，无法在电子减抖系统中应用。
发明内容
为了克服目前陀螺与数字处理相结合的电子减抖方法对陀螺精度的依赖，并充分发挥传感器与数字减抖的优势。本发明专利提出一种基于普通精度陀螺的电子减抖方法，该方法对陀螺精度要求低，减抖精度高、可靠性好。
该方法的技术方案是：首先通过普通精度陀螺计算摄像系统的抖动偏移量，估计抖动所指象限(方向)。然后将当前帧图像划分宏块，每个宏块内将抖动所指向象限的中心点作为块匹配算法的初始搜索位置，运用快速块匹配搜索策略得到每个宏块的运动矢量，即为局部运用矢量。最后据陀螺提供的抖动方向信息剔除局部运动矢量中的“异常点”，得到可靠局部运动矢量再快速估计全局运动矢量，对图像进行补偿达到减抖的效果。
有益效果
该方法的有益效果是，由于使用了陀螺提供抖动方向，比单纯利用图像信息的数字减抖算法具有更高的计算速度，同时估计局部运动时可以避免落入局部最优，估计全局运动时有效剔除运动干扰从而提高了计算精度。此外模糊化陀螺数据精度，仅利用其进行方向的估计，可以极大的降低陀螺精度要求，降低系统成本，并且可以使用体积很小的普通微机械陀螺，对系统体积、重量影响很小。同时可以省略复杂的校正陀螺偏移和实时补偿陀螺零漂、温漂等漂移的处理过程，对后续追踪、识别、瞄准等提供极大便利。
具体实施方式
第一步，使用CCD建立摄像系统，并在摄像系统重心线和主光轴方向各固定一只普通精度陀螺；
第二步，启动摄像系统，记录一幅图像作为参考帧图像并将图像按照块匹配算法划分宏块，同时开始采集水平、铅直两方向陀螺数据；
第三步，摄像系统记录下一幅图像作为当前帧图像并划分宏块，每块内划分四个象限，同时结束陀螺数据采集；
第四步，利用两帧间陀螺数据计算摄像系统水平、铅直方向抖动偏移量，估计抖动所指的象限；
第五步，当前帧每个宏块内，以抖动所指向象限的中心点为初始搜索位置依照块匹配搜索策略对参考帧对应宏块进行运动估计，得到局部运动矢量。
第六步，将局部运动矢量与陀螺数据解算的抖动所指向象限向比较，方向不同的运动矢量作为干扰运动生成的“异常点”剔除，得到可靠局部运动矢量。
第七步，用二次最小二乘法解算similarity变换模型，得到全局运动矢量。对当前帧进行补偿，实现减抖效果。
Claims (2)
1.一种基于普通精度陀螺电子减抖方法，该方法主要应用于传感器电子减抖系统中，其特征是：记录参考帧图像并将其按照块匹配算法划分宏块，同时开始采集水平、铅直两方向陀螺数据；记录当前帧图像并将其划分为宏块，每块内划分四个象限，同时结束陀螺数据采集；利用两帧图像间普通精度陀螺采集到的水平、铅直方向上的数据计算初步的抖动偏移量，同时估计出相邻两帧图像抖动所指向的象限；当前帧图像的每个宏块内，以抖动所指向象限的中心点为初始搜索位置依照块匹配搜索策略对参考帧图像对应宏块进行运动估计，得到局部运动矢量；采用二次最小二乘法解算similarity变换模型，得到全局运动矢量，再对当前帧图像进行补偿，达到提高运算精度的结果。
2.根据权利要求1所述的基于普通精度陀螺电子减抖方法，其特征是：使用水平、铅直方向上，采集到两帧图像间的普通测量精度的陀螺数据计算抖动偏移量，估计抖动所指向的象限信息，直接剔除掉局部运动矢量中与所述象限方向不同的运动矢量，再进行全局运行矢量估计并补偿，达到提高运算速度的结果。
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