CN105163027A - 一种镜头消抖的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种镜头消抖的方法，具体按照以下步骤实施：首先，在镜头没有发生抖动之前，对此刻输入的图像信号A1进行微分变化，得到一阶微分图像信号A2，记一阶微分图像信号A2左上端依次出现第一个超过阈值的点为(x1，y1),以右下端依次出现最后一个绝对值小于阈值绝对值的点为(x2,y2),然后以点(x1，y1)、(x2,y2)构成矩形框；在一阶微分图像信号A2中以(x1，y1)，(x2，y2)构成的矩形框的中心位置对空白图像信号A3进行冲击化，将冲击化后的空白图像信号A3与抖动图像信号A4比对的位置进行卷积，则得到抖动图像信号A4还原后的清晰图像，本发明解决了现有技术中存在的镜头抖动导致图像失真难以还原原图像的问题。

Description

一种镜头消抖的方法

技术领域

本发明属于镜头消抖技术领域，具体涉及一种镜头消抖的方法。

背景技术

目前，由于电子行业以及材料行业的发展越来越迅速，导致红外热成像仪，CCD照相机等图像仪器造价越来越低廉，使用越来越广泛，但是这些仪器存在一些致命的缺点，就是因为工作环境极其易变且不稳定，在使用的时候需要时刻要保持仪器极其稳定，才能将得到损失最低、真实性最高、还原性最高的清晰图像。

在人动的情况下，例如在业余使用及工程测量中，要使得人的动作特别稳定是不符合人性化的特点，因此导致这些仪器在静态使用的时候经常出现因抖动而引起的图像混乱，更何况在动态使用的时候要保持图片有极高的还原性，正因为如此一些国家在镜头方面小有成就，使得价格一直居高不下，独占鳌头垄断市场，市场资金流向海外，扼腕惋惜。

在一些非人动的情况下，例如在深海探测，军事防御及外太空检测时，因为机器的运作难免会有卡顿，及不顺畅的时候，这时候对于镜头的要求更高，在重要研究点上出现图像模糊，丢失重要信息，将会导致我国的科研落后其他国家，甚至会使得人类的进步变得缓慢。

在以往的案例中这些问题几乎没有真正得到改善，而如何在业余使用及工程测量等重要使用中避免镜头抖动引起的不必要误差及安全事故是一个棘手的问题。在往常的案例中，往往是将无法识别以及出现震动较为猛烈的画面直接进行删除，这样做会损失一些重要信息，因为在现实生活中，当外界物理量发生改变的时候，往往会伴随着一些比较重要的信号的出现，这时候如果因为镜头方面的问题而没有抓取到，将特别令人懊悔，所以需要抓住机会，捕捉这些时刻的信息，不然会引起很大的误差，甚至会出现安全事故，科研失败。比如坎坷不平的道路，忽然刮起的大风，虽然此时的工作环境恶劣受到的干扰，这时候如果不能实时的得到清晰地图像，就会出现安全事故，因为，有很多事故就是在这个时候发生的，所以在这种情况下，设备的正常工作将会对工作人员带来很大程度上的帮助，再之，在监狱安防、航空制导、深海探测、国家军事防御以及外太空检测等使用中更不能出现镜头抖动错失重要信息的情况，失之分毫，差之千里，岌岌可危。所以对于如何在根源--镜头方面克服图像混乱的问题亟待解决，不容小觑。

发明内容

本发明的目的是提供一种镜头消抖的方法，解决了现有技术中存在的镜头抖动导致图像失真难以还原原图像的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种镜头消抖的方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、首先，在镜头没有发生抖动之前，对此刻输入的图像信号A1进行微分变化，得到一阶微分图像信号A2，从一阶微分图像信号A2得到图像信号A1在个个像素点的变化率；

步骤2、构建二维坐标系，以原点为基准点，以X轴、Y轴正方向为一阶微分图像信号A2的行进方向，设置阈值，然后将一阶微分图像信号A2超过阈值的点进行记录，记一阶微分图像信号A2左上端依次出现第一个超过阈值的点为(x1，y1),以右下端依次出现最后一个绝对值小于阈值绝对值的点为(x2,y2),然后以点(x1，y1)、(x2,y2)构成矩形框；

步骤3、取与一阶微分图像信号A2上的矩形框包含同样像素点个数的多个空白图像信号A3，在一阶微分图像信号A2中以(x1，y1)，(x2，y2)构成的矩形框的中心位置对空白图像信号A3进行冲击化；

步骤4、取与一阶微分图像信号A2上矩形框位置对应处的图像信号A1的图像，以点(x1,y1)位中心，依次上下左右采集像素点数据，采集间隔为十个像素点，并将采集的像素点分为R层，G层，B层进行保存，这样，原始图像的初步位置就确定了；

步骤5、当镜头出现抖动时，镜头采集到的图像信号也随之出现抖动，将有抖动现象的图像记为抖动图像信号A4，对抖动图像信号A4以坐标轴原点为基准点，依次上下左右采集像素点数据，采集间隔为十个像素点，并将采集的像素点分为R2层，G2层，B2层进行保存；

步骤6、分别将步骤4中得到的R层，G层，B层与步骤5中得到的R2层，G2层，B2层依次进行对应比对，当比对结果小于函数k时，则表示两个图像为同一个图像，将对应的经过冲击化的空白图像信号A3与抖动图像信号A4比对的位置进行卷积，则得到抖动图像信号A4还原后的清晰图像，记为A5。

本发明的特点还在于，

步骤1中对图像信号A1进行微分变化的公式具体为：

A2＝(A1(x+1,y)-A1(x,y)+A1(x,y+1)-A1(x,y))/2

上式中，x，y分别为二维坐标系中的横纵坐标。

步骤2中阈值的设置具体为：

a：当光照强度为6万-10万lx时，阈值设置为140；

b：当光照强度为1000-10000lx时，阈值设置为100；

c：当光照强度为100-550lx时，阈值设置为75；

d：当光照强度为0-1lx时，阈值设置为-80。

步骤2中以点(x1，y1)、(x2,y2)构成矩形框的公式具体为：

令A2(x,y)＝255，

当y＝y1或者y＝y2时，x＝x1:x2，

当x＝x1或者x＝x2时，y＝y1:y2。

步骤3中对空白图像信号A3进行冲击化的计算公式具体为：

A3((x1+x2)/2,(y1+y2)/2)＝0

步骤4中R层，G层，B层分层的计算公式具体为：

x＝x1:10:x2

y＝y1:10:y2

R(x,y)＝A1(x,y)[31:16]

G(x,y)＝A1(x,y)[15:8]

B(x,y)＝A1(x,y)[7:0]

步骤5中，R2层，G2层，B2层的分层原理同步骤4中分层原理同理。

步骤6中函数k的计算公式具体为：

k＝10(x2-x1)(y2-y1)

步骤6中空白图像信号A3与抖动图像信号A4比对的位置进行卷积的计算公式具体为：

$A5=A3*A4=\underset{x=0,y=0}{\overset{x=x1,y=y1}{\Σ}}A3(x,y)A4\left(\right(x1,y1)-(x,y\left)\right)$

本发明的有益效果是，一种镜头消抖的方法，是对当镜头抖动较大时采集的图像进行保留与还原，当图像出现抖动的时候，图像会出现全部的，快速的，沿着固定方向的晃动，本方法中，将开始抖动前一时刻图像的主要特征制作成为冲击信号，与正在抖动的图像信号进行卷积，最终还原出清晰的图像信号，同时得到抖动时刻主要特征的准确位置。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种镜头消抖的方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、首先，在镜头没有发生抖动之前，对此刻输入的图像信号A1进行微分变化，得到一阶微分图像信号A2，从一阶微分图像信号A2得到图像信号A1在个个像素点的变化率；

步骤2、构建二维坐标系，以原点为基准点，以X轴、Y轴正方向为一阶微分图像信号A2的行进方向，设置阈值，然后将一阶微分图像信号A2超过阈值的点进行记录，记一阶微分图像信号A2左上端依次出现第一个超过阈值的点为(x1，y1),以右下端依次出现最后一个绝对值小于阈值绝对值的点为(x2,y2),然后以点(x1，y1)、(x2,y2)构成矩形框；

步骤3、取与一阶微分图像信号A2上的矩形框包含同样像素点个数的多个空白图像信号A3，在一阶微分图像信号A2中以(x1，y1)，(x2，y2)构成的矩形框的中心位置对空白图像信号A3进行冲击化；

步骤4、取与一阶微分图像信号A2上矩形框位置对应处的图像信号A1的图像，以点(x1,y1)位中心，依次上下左右采集像素点数据，采集间隔为十个像素点，并将采集的像素点分为R层，G层，B层进行保存，这样，原始图像的初步位置就确定了；

步骤5、当镜头出现抖动时，镜头采集到的图像信号也随之出现抖动，将有抖动现象的图像记为抖动图像信号A4，对抖动图像信号A4以坐标轴原点为基准点，依次上下左右采集像素点数据，采集间隔为十个像素点，并将采集的像素点分为R2层，G2层，B2层进行保存；

步骤6、分别将步骤4中得到的R层，G层，B层与步骤5中得到的R2层，G2层，B2层依次进行对应比对，当比对结果小于函数k时，则表示两个图像为同一个图像，将对应的经过冲击化的空白图像信号A3与抖动图像信号A4比对的位置进行卷积，则得到抖动图像信号A4还原后的清晰图像，记为A5。

其中，步骤1中对图像信号A1进行微分变化的公式具体为：

A2＝(A1(x+1,y)-A1(x,y)+A1(x,y+1)-A1(x,y))/2

上式中，x，y分别为二维坐标系中的横纵坐标。

步骤2中阈值的设置具体为：

a：当光照强度为6万-10万lx时，阈值设置为140；

b：当光照强度为1000-10000lx时，阈值设置为100；

c：当光照强度为100-550lx时，阈值设置为75；

d：当光照强度为0-1lx时，阈值设置为-80。

步骤2中以点(x1，y1)、(x2,y2)构成矩形框的公式具体为：

令A2(x,y)＝255，

当y＝y1或者y＝y2时，x＝x1:x2，

当x＝x1或者x＝x2时，y＝y1:y2。

步骤3中对空白图像信号A3进行冲击化的计算公式具体为：

A3((x1+x2)/2,(y1+y2)/2)＝0

步骤4中R层，G层，B层分层的计算公式具体为：

x＝x1:10:x2

y＝y1:10:y2

R(x,y)＝A1(x,y)[31:16]

G(x,y)＝A1(x,y)[15:8]

B(x,y)＝A1(x,y)[7:0]

步骤5中，R2层，G2层，B2层的分层原理同步骤4中分层原理同理。

步骤6中函数k的计算公式具体为：

k＝10(x2-x1)(y2-y1)

步骤6中空白图像信号A3与抖动图像信号A4比对的位置进行卷积的计算公式具体为：

$A5=A3*A4=\underset{x=0,y=0}{\overset{x=x1,y=y1}{\Σ}}A3(x,y)A4\left(\right(x1,y1)-(x,y\left)\right)$

本发明就是通过使用合理的数学算法设计对设备中出现的抖动进行消除，进而将得到的图像进行恢复，得到清晰、宝贵的图像，从而使得在各种突发情况下实现真实图像的捕捉，避免在这些突发情况下丢失重要信息，出现不必要的误差、安全事故、科研失败及国防落后。

Claims (9)

1.一种镜头消抖的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1、首先，在镜头没有发生抖动之前，对此刻输入的图像信号A1进行微分变化，得到一阶微分图像信号A2，从一阶微分图像信号A2得到图像信号A1在个个像素点的变化率；

步骤2、构建二维坐标系，以原点为基准点，以X轴、Y轴正方向为一阶微分图像信号A2的行进方向，设置阈值，然后将一阶微分图像信号A2超过阈值的点进行记录，记一阶微分图像信号A2左上端依次出现第一个超过阈值的点为(x1，y1),以右下端依次出现最后一个绝对值小于阈值绝对值的点为(x2,y2),然后以点(x1，y1)、(x2,y2)构成矩形框；

步骤3、取与一阶微分图像信号A2上的矩形框包含同样像素点个数的多个空白图像信号A3，在一阶微分图像信号A2中以(x1，y1)，(x2，y2)构成的矩形框的中心位置对空白图像信号A3进行冲击化；

步骤4、取与一阶微分图像信号A2上矩形框位置对应处的图像信号A1的图像，以点(x1,y1)位中心，依次上下左右采集像素点数据，采集间隔为十个像素点，并将采集的像素点分为R层，G层，B层进行保存，这样，原始图像的初步位置就确定了；

步骤5、当镜头出现抖动时，镜头采集到的图像信号也随之出现抖动，将有抖动现象的图像记为抖动图像信号A4，对抖动图像信号A4以坐标轴原点为基准点，依次上下左右采集像素点数据，采集间隔为十个像素点，并将采集的像素点分为R2层，G2层，B2层进行保存；

步骤6、分别将所述步骤4中得到的R层，G层，B层与所述步骤5中得到的R2层，G2层，B2层依次进行对应比对，当比对结果小于函数k时，则表示两个图像为同一个图像，将对应的经过冲击化的空白图像信号A3与抖动图像信号A4比对的位置进行卷积，则得到抖动图像信号A4还原后的清晰图像，记为A5。

2.根据权利要求1所述的一种镜头消抖的方法，其特征在于，所述步骤1中对图像信号A1进行微分变化的公式具体为：

A2＝(A1(x+1,y)-A1(x,y)+A1(x,y+1)-A1(x,y))/2

上式中，x，y分别为二维坐标系中的横纵坐标。

3.根据权利要求1所述的一种镜头消抖的方法，其特征在于，所述步骤2中阈值的设置具体为：

a：当光照强度为6万-10万lx时，阈值设置为140；

b：当光照强度为1000-10000lx时，阈值设置为100；

c：当光照强度为100-550lx时，阈值设置为75；

d：当光照强度为0-1lx时，阈值设置为-80。

4.根据权利要求1所述的一种镜头消抖的方法，其特征在于，所述步骤2中以点(x1，y1)、(x2,y2)构成矩形框的公式具体为：

令A2(x,y)＝255，

当y＝y1或者y＝y2时，x＝x1:x2，

当x＝x1或者x＝x2时，y＝y1:y2。

5.根据权利要求1所述的一种镜头消抖的方法，其特征在于，所述步骤3中对空白图像信号A3进行冲击化的计算公式具体为：

A3((x1+x2)/2,(y1+y2)/2)＝0。

6.根据权利要求1所述的一种镜头消抖的方法，其特征在于，所述步骤4中R层，G层，B层分层的计算公式具体为：

x＝x1:10:x2

y＝y1:10:y2

R(x,y)＝A1(x,y)[31:16]

G(x,y)＝A1(x,y)[15:8]

B(x,y)＝A1(x,y)[7:0]。

7.根据权利要求1所述的一种镜头消抖的方法，其特征在于，所述步骤5中，R2层，G2层，B2层的分层原理同步骤4中分层原理同理。

8.根据权利要求1所述的一种镜头消抖的方法，其特征在于，所述步骤6中函数k的计算公式具体为：

k＝10(x2-x1)(y2-y1)。

9.根据权利要求1所述的一种镜头消抖的方法，其特征在于，所述步骤6中空白图像信号A3与抖动图像信号A4比对的位置进行卷积的计算公式具体为：

$A5=A3*A4=\underset{x=0,y=0}{\overset{x=x1,y=y1}{\Σ}}A3(x,y)A4\left(\right(x1,y1)-(x,y\left)\right).$