CN109194878A

CN109194878A - 视频图像防抖方法、装置、设备和存储介质

Info

Publication number: CN109194878A
Application number: CN201811324861.XA
Authority: CN
Inventors: 蒋焘
Original assignee: Shenzhen Smell Electronic Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Smell Electronic Technology Co Ltd
Priority date: 2018-11-08
Filing date: 2018-11-08
Publication date: 2019-01-11
Anticipated expiration: 2038-11-08
Also published as: CN109194878B

Abstract

本发明公开了一种视频图像防抖方法、装置、服务器和存储介质，涉及数字图像处理领域。该方法包括：在第一帧图像的全图范围内按照预设规则抽取特征点，并根据该特征点确定所述第一帧图像的第一特征区域；在与所述第一帧图像相邻的第二帧图像中，计算出与所述第一特征区域相似的第二特征区域；根据所述第一特征区域和第二特征区域计算所述第二帧图像相对于第一帧图像的偏移量；按所述偏移量对所述第二帧图像进行补偿。本发明公开的一种视频图像防抖方法、装置、服务器和存储介质，提高了特征选取的精度并有效提高了系统的效率和实时性。

Description

视频图像防抖方法、装置、设备和存储介质

技术领域

本发明实施例涉及数字图像处理技术领域，尤其涉及一种视频图像防抖方法、装置、设备和存储介质。

背景技术

在图像和视频处理工作中，经常遇到抖动造成图像或视频帧与帧之间像素错位偏移等，使图像或视频质量下降，如在HDR(High-Dynamic Range，高动态范围图像)拍照过程中，通常需要将多帧不同曝光值的图片合成为一帧，由于拍照时手抖，会不可避免的造成重影等现象。再如，手持手机摄像时，由于手抖，造成最终拍摄的视频播放时有晃动的感觉。因此，为提高图像或视频质量，我们需要对相邻两帧图像之间的抖动偏差进行补偿。

目前也有许多优秀的防抖算法，如光流法等，但这些算法往往过于复杂，在手机等嵌入式设备上实现起来会严重耗时，无法实际应用。

发明内容

本发明提供一种视频图像防抖的方法、装置、设备和存储介质，以实现简单、快速的视频图像防抖。

第一方面，本发明实施例提供了视频图像防抖方法，该方法包括：

在第一帧图像的全图范围内按照预设规则抽取特征点，并根据该特征点确定所述第一帧图像的第一特征区域；

在与所述第一帧图像相邻的第二帧图像中，计算出与所述第一特征区域相似的第二特征区域；

根据所述第一特征区域和第二特征区域计算所述第二帧图像相对于第一帧图像的偏移量；

按所述偏移量对所述第二帧图像进行补偿。

第二方面，本发明实施例还提供了一种视频图像防抖装置，该视频图像防抖装置包括：

第一特征区域获取模块，在第一帧图像的全图范围内按照预设规则抽取特征点，并根据该特征点确定所述第一帧图像的第一特征区域；

第二特征区域获取模块，在与所述第一帧图像相邻的第二帧图像中，计算出与所述第一特征区域相似的第二特征区域；

偏移量计算模块，根据所述第一特征区域和第二特征区域计算所述第二帧图像相对于第一帧图像的偏移量；

补偿模块，按所述偏移量对所述第二帧图像进行补偿。

第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括：

一个或多个处理器；

摄像装置，用来采集图像；

存储装置，用于存储一个或多个程序，

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如本发明实施例中任一所述的视频图像防抖方法。

第四方面，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明实施例中任一所述的视频图像防抖方法。

本发明在全图范围内按照预设规则抽取特征点，并根据该特征点确定所述第一帧图像的第一特征区域，相当于把特征区域分散到整幅图像中，避免了固定选取一块特征区域导致的特征区域丢失的问题，提高了特征选取的精度。另外，按照预设规则抽取特征点，有效控制了特征区域中特征点的数量，提高了系统的效率和实时性。

附图说明

图1是本发明实施例一中的视频图像防抖方法的流程图；

图2是本发明实施例二中的视频图像防抖方法的流程图；

图3是本发明实施例三中的视频图像防抖装置的结构示意图；

图4是本发明实施例三中的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的视频图像防抖方法的流程图，本实施例可适用于视频图像HDR合成前的防抖动情况，该方法可以由一种视频图像防抖装置来执行，该装置可以采用软件和/或硬件的方式实现，并可配置于电子设备中，例如配置有摄像装置的智能终端等。参见图1，本实施例提供的视频图像防抖方法包括：

S110、在第一帧图像的全图范围内按照预设规则抽取特征点，并根据该特征点确定第一帧图像的第一特征区域。

其中，第一帧图像指视频图像中相邻两帧图像的前一帧图像，第二帧图像指视频图像中相邻两帧图像的后一帧图像，第二帧图像根据第一帧图像进行补偿。则补偿后的第二帧图像作为下一次补偿操作的第一帧图像。

示例性地，若视频中包括三帧及三帧以上图像，则以第一帧图像为基准，第二帧图像根据第一帧图像进行补偿，然后根据补偿后的第二帧图像来补偿第三帧图像，以此类推。

第一特征区域是指按照预设规则抽取的特征点的集合。

具体地，按照预设规则抽取特征点，是指在第一帧图像中全图范围内按照预设规则抽取特征点，比如一幅宽高比为3000*4000图像，可以在第40行抽取50个点，第60行抽取50个点，第100行提取50个点，第120行提取50个点，第160行提取50个点……。按上述方法抽取特征点，相当于将特征点分散到整幅图像，避免了在第一帧图像中固定选取一块作为特征区域导致的特征区域丢失的问题，提高了特征选取的精度。另外，按预设规则抽取特征点，有效控制了特征区域中特征点的数量，能够提高系统的效率和实时性。

可选地，上述预设规则可以是按行列等间隔抽取特征点或按行/列等间隔抽取特征点，也可以是非等间隔抽取特征点。

S120、在与第一帧图像相邻的第二帧图像中，计算出与第一特征区域相似的第二特征区域。

第二帧图像是指视频图像中相邻两帧图像的后一帧图像，即待补偿图像。

第二特征区域是指第二帧图像中与第一特征区域最相似的特征区域。第二特征区域也是按照预设规则抽取的特征点的集合，且第二特征区域提取的预设规则和第一特征区域提取的预设规则相同。

S130、根据第一特征区域和第二特征区域计算第二帧图像相对于第一帧图像的偏移量。

具体地，偏移量为第一特征区域与第二特征区域相同位置像素点的坐标差值，偏移量包括水平方向偏移量和垂直方向偏移量。

S140、按S130计算所得的偏移量对第二帧图像进行补偿。

具体地，进行补偿例如可以是将第二帧图像的各像素点的坐标值均减去S130计算所得的偏移量。经过补偿后则可以消除两帧图像之间的抖动现象。

本发明在全图范围内按照预设规则抽取特征点，并根据该特征点确定第一帧图像的第一特征区域，相当于把特征区域分散到整幅图像中，避免了固定选取一块特征区域导致的特征区域丢失的问题，提高了特征选取的精度。另外，按照预设规则抽取特征点，有效控制了特征区域中特征点的数量，提高了系统的效率和实时性。

实施例二

图2是本发明实施例二提供的一种视频图像防抖方法的流程图。本实施例是在上述实施例的基础上进一步进行优化。参见图2，本实施例提供的视频图像防抖方法包括：

S210、在第一帧图像的全图范围内按行列等间隔抽取特征点，并根据该特征点确定第一帧图像的第一特征区域。

示例性地，一幅宽高比为3000*4000的图像，可以每隔40行，每隔15列抽取一个像素点，则抽取的这些像素点的集合即为第一特征区域。

S220、在预设误差范围内，在第二帧图像中提取与第一特征区域相对应的多个候选特征区域。

示例性地，设第一帧图像在A区域内等间隔抽取特征点，在A区域中抽取的特征点的集合为第一特征区域；设相邻两帧图像横向偏移差在a的像素范围内，则在该偏差范围内选取与A区域等大小的第二帧图像的B区域，在B区域中等间隔抽取特征点，在B区域中抽取的特征点的集合为第二帧图像中的候选特征区域，相应的有a种情况。类似地，若相邻两帧图像纵向偏移差在a的像素范围内，相应的有a种情况。那么在偏差为j＝a*a的像素范围内，则有j种情况，即有j个候选特征区域。

S230、分别计算出多个候选特征区域与第一特征区域的相似度。

S240、将相似度的值最大的候选特征区域作为与第一特征区域相似的第二特征区域。

示例性地，设相邻两帧图像偏移差在j＝a*a的像素范围内，则针对第二帧图像按照行列等间隔抽取特征点，则在该偏差范围内可以抽取j组特征点，即提取出j个特征区域作为候选特征区域。逐个计算这些候选特征区域与第一特征区域的相似度，那么相似度值最大的候选特征区域即为与第一特征区域相似的第二特征区域。

具体地，第二帧图像特征区域与第一特征区域的相似度按照如下公式确定：

其中，B_j表示第二帧图像中第j个候选特征区域，S_j表示候选特征区域B_j与第一帧图像的第一特征区域的相似度，相似度越接近1，则表示越相似，A_i表示第一特征区域中的第i个像素点的灰度值，表示第一帧图像第一特征区域中的像素点灰度平均值，B_ji表示第二帧图像第j个候选特征区域中第i个像素点的灰度值，表示第二帧图像第j个特征区域B_j中的像素点灰度平均值。

250、根据第一特征区域和第二特征区域计算第二帧图像相对于第一帧图像的偏移量。

具体地，偏移量是指同一坐标系下，两帧图像相对应的位置的像素坐标差值，偏移量包括水平方向偏移量和垂直方向偏移量。

示例性地，若第一帧图像确定的第一特征区域在第一帧图像的坐标位置为(x₁,y₁),第二帧图像确定的第二特征区域在第二帧图像的坐标位置为(x₂,y₂),则可得偏移量为(x₂-x₁,y₂-y₁)，将偏移量作为第二帧图像相对于第一帧图像的偏移量。

S260、按S250计算所得的偏移量对第二帧图像进行补偿。

本实施例在实施例一的基础上采用行列等间隔抽取法来抽取特征点，使特征点的选取更加的均匀、稳定。另外，采用相似度的公式来计算候选区域与第一特征区域的相似度，使候选区域与第一特征区域的相似度能够量化表示，并且能够比较相似度的大小，以获得与第一特征区域最相似的候选区域，即第二特征区域。提高了第二特征区域选取的准确率。

实施例三

图3是本发明实施例三提供的一种视频图像防抖装置的结构示意图。本发明实施例所提供的视频图像防抖装置可执行本发明任意实施例所提供的视频图像防抖方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

参见图3，本实施例提供的视频图像防抖装置装置包括:第一特征区域获取模块10、第二特征区域获取模块20、偏移量计算模块30和补偿模块40，其中：

第一特征区域获取模块10，用于在第一帧图像的全图范围内按照预设规则抽取特征点，并根据该特征点确定第一帧图像的第一特征区域。

第二特征区域获取模块20，用于在与第一帧图像相邻的第二帧图像中，计算出与第一特征区域相似的第二特征区域。

偏移量计算模块30，用于根据第一特征区域和第二特征区域计算第二帧图像相对于第一帧图像的偏移量。

具体地，偏移量为第一特征区域与第二特征区域像素点的坐标差值，偏移量包括水平方向偏移量和垂直方向偏移量。

补偿模块40，用于按偏移量对第二帧图像进行补偿。

具体地，进行补偿例如可以是将第二帧图像的各像素点的坐标值均减去偏移量计算单元计算所得的偏移量。经过补偿后则可以消除两帧图像之间的抖动现象。

进一步地，第一特征区域获取模块10，具体用于在第一帧图像的全图范围内采用等间隔抽取法来提取像素点，将所述像素点的集合构成的区域作为所述第一帧图像的第一特征区域。

进一步地，第二特征区域获取模块20，包括：

候选特征区域提取单元，用于在预设误差范围内，在第二帧图像中提取与第一特征区域相对应的多个候选特征区域；

计算单元，用于分别计算出多个候选特征区域与第一特征区域的相似度；

第二特征区域获取单元，用于将相似度的值最大的候选特征区域作为与第一特征区域相似的第二特征区域。

其中，计算出第二帧图像特征区域与第一特征区域的相似度包括：

其中，B_j表示第二帧图像中第j个候选特征区域，S_j表示候选特征区域B_j与第一帧图像的第一特征区域的相似度，相似度越接近1，则表示越相似，A_i表示第一特征区域中的第i个像素点的灰度值，表示第一帧图像第一特征区域中的像素点灰度平均值，B_ji表示第二帧图像第j个候选特征区域中第i个像素点的灰度值，表示第二帧图像第j个候选特征区域B_j中的像素点灰度平均值。

实施例四

图4为本发明实施例四提供的一种电子设备的结构示意图。图4显示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性设备412的框图。图4显示的电子设备412仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图4所示，电子设备412以通用计算设备的形式表现。电子设备412的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器系统存储装置428，连接不同系统组件(包括系统存储装置428)的总线418。

总线418表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及外围组件互连(PCI)总线。

电子设备412典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被电子设备412访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。

系统存储装置428可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(RAM)430和/或高速缓存存储器432。电子设备412可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统434可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图4未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图4中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM,DVD-ROM或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线418相连。存储器428可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。

具有一组(至少一个)程序模块442的程序/实用工具440，可以存储在例如存储器428中，这样的程序模块442包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块442通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。

电子设备412也可以与一个或多个外部设备414(例如键盘、指向设备、显示器424等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备412交互的设备通信，和/或与使得该电子设备412能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口422进行。并且，电子设备412还可以通过网络适配器420与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器420通过总线418与电子设备412的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备412使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

处理单元416通过运行存储在系统存储器428中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明实施例所提供的视频图像防抖方法，包括：

在第一帧图像的全图范围内按照预设规则抽取特征点，并根据该特征点确定第一帧图像的第一特征区域；

在与第一帧图像相邻的第二帧图像中，计算出与第一特征区域相似的第二特征区域；

根据第一特征区域和第二特征区域计算第二帧图像相对于第一帧图像的偏移量；

按偏移量对第二帧图像进行补偿。

当然,本发明实施例所提供的电子设备可执行功能不限于如上所述的方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的视频图像防抖方法中的相关操作。

实施例五

本发明实施例五还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种视频图像防抖方法，该方法包括：

按所述偏移量对所述第二帧图像进行补偿。

当然,本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的视频图像防抖方法中的相关操作。

本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如”C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims

1.一种视频图像防抖方法，其特征在于，包括：

按所述偏移量对所述第二帧图像进行补偿。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在第一帧图像的全图范围内按照预设规则抽取特征点，并根据该特征点确定所述第一帧图像的第一特征区域，包括：

在所述第一帧图像的全图范围内采用等间隔抽取法来提取像素点，将所述像素点的集合构成的区域作为所述第一帧图像的第一特征区域。

3.根据权利要求1所述的视频图像帧间防抖方法，其特征在于，所述在与所述第一帧图像相邻的第二帧图像中，计算出与所述第一特征区域相似的第二特征区域，包括：

在预设误差范围内，在第二帧图像中提取与第一特征区域相对应的多个候选特征区域；

分别计算出所述多个候选特征区域与第一特征区域的相似度；

将所述相似度的值最大的候选特征区域作为与所述第一特征区域相似的第二特征区域。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述分别计算出所述多个候选特征区域与第一特征区域的相似度，包括：

5.一种视频图像防抖装置，其特征在于，所述装置包括：

第一特征区域获取模块，用于在第一帧图像的全图范围内按照预设规则抽取特征点，并根据该特征点确定所述第一帧图像的第一特征区域；

第二特征区域获取模块，用于在与所述第一帧图像相邻的第二帧图像中，计算出与所述第一特征区域相似的第二特征区域；

偏移量计算模块，用于根据所述第一特征区域和第二特征区域计算所述第二帧图像相对于第一帧图像的偏移量；

补偿模块，用于按所述偏移量对所述第二帧图像进行补偿。

6.根据权利要求5所述的视频图像防抖装置，其特征在于，所述第一特征区域获取模块，具体用于在所述第一帧图像的全图范围内采用等间隔抽取法来提取像素点，将所述像素点的集合构成的区域作为所述第一帧图像的第一特征区域。

7.根据权利要求5所述的视频图像防抖装置，其特征在于，所述第二特征区域获取模块，包括：

计算单元，用于分别计算出所述多个候选特征区域与第一特征区域的相似度；

第二特征区域获取单元，将所述相似度的值最大的候选特征区域作为与所述第一特征区域相似的第二特征区域。

8.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

一个或多个处理器；

摄像装置，用于采集图像；

存储装置，用于存储一个或多个程序，

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-4中任一所述的视频图像防抖方法。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-4中任一所述的视频图像防抖方法。