CN117616455A - 多帧图像对齐方法、多帧图像对齐装置及存储介质 - Google Patents

多帧图像对齐方法、多帧图像对齐装置及存储介质 Download PDF

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CN117616455A CN202280004289.7A CN202280004289A CN117616455A CN 117616455 A CN117616455 A CN 117616455A CN 202280004289 A CN202280004289 A CN 202280004289A CN 117616455 A CN117616455 A CN 117616455A
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Abstract

本公开是关于一种多帧图像对齐方法、装置以及存储介质，多帧图像对齐方法包括：获取多帧图像的参考帧和支持帧；对参考帧进行快速傅里叶变换，得到参考帧的频域信号，并对支持帧进行快速傅里叶变换，得到支持帧的频域信号；基于参考帧的频域信号和支持帧的频域信号，对齐支持帧和参考帧，得到多帧对齐的图像。通过本公开实施例，对参考帧和支持帧进行快速傅里叶变换，从空域转换到频域，在频域上进行对齐，能够避免多次遍历图像的像素点，降低了计算复杂度，加快对齐速度。

Description

多帧图像对齐方法、多帧图像对齐装置及存储介质 技术领域
本公开涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种多帧图像对齐方法、多帧图像对齐装置及存储介质。
背景技术
随着智能手机的不断升级，手机拍照变成了非常重要的功能。手机拍照操作简单、成像直观、处理方便，因此用户对于手机拍照的表现格外关注。在拍照时，当手抖动或者拍摄的图像为动态时，拍出的照片会存在噪声，导致照片不清晰。智能手机为了从低画质图像恢复出原始高分辨率图像，大多连续采集多帧图像，并且对多帧图像进行对齐处理。
相关技术中，采用基于特征点对齐的方法，对多帧图像进行特征检测、特征匹配以及图像变换等处理，但是计算复杂度较高，处理后的图像受原图像噪声和亮度影响较大，导致用户体验较差。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种多帧图像对齐方法、多帧图像对齐装置以及存储介质，用于快速对齐多帧图像。
根据本公开实施例的第一方面，提供一种多帧图像对齐方法，应用于终端，包括：获取多帧图像的参考帧和支持帧；对所述参考帧进行快速傅里叶变换，得到所述参考帧的频域信号，并对所述支持帧进行快速傅里叶变换，得到所述支持帧的频域信号；基于所述参考帧的频域信号和所述支持帧的频域信号，对齐所述支持帧和所述参考帧，得到多帧对齐的图像。
在一种实施方式中，所述基于所述参考帧的频域信号和所述支持帧的频域信号，对齐所述支持帧和所述参考帧，包括：基于所述参考帧的频域信号和所述支持帧的频域信号，确定第一幅值和第二幅值，所述第一幅值为所述参考帧的频域信号对应的幅值，所述第二幅值为所述支持帧的频域信号对应的幅值；基于所述第一幅值和所述第二幅值，确定所述参考帧和所述支持帧之间的对齐参数，所述对齐参数包括以下至少一种：偏移量、旋转量以及缩放量；基于所述对齐参数，对齐所述支持帧和所述参考帧。
在一种实施方式中，所述对齐参数包括偏移量；所述基于所述第一幅值和所述第二幅值，确定所述参考帧和所述支持帧之间的对齐参数，包括：基于所述第一幅值和所述第二幅值，确定所述参考帧的频域信号和所述支持帧的频域信号的相关度；基于所述相关度的最大值，确定所述参考帧和所述支持帧之间的偏移量。
在一种实施方式中，所述对齐参数包括旋转量和/或缩放量；所述基于所述第一幅值和所述第二幅值，确定所述参考帧和所述支持帧之间的对齐参数，包括：将所述第一幅值和所述第二幅值分别转换到极坐标，得到第一极坐标幅值和第二极坐标幅值；基于所述第一极坐标幅值和所述第二极坐标幅值，确定所述参考帧和所述支持帧之间的旋转量和/或缩放量。
在一种实施方式中，基于所述第一幅值和所述第二幅值，确定所述参考帧和所述支持帧之间的对齐参数，包括：确定所述第一幅值和所述第二幅值的交叉功率谱；对所述交叉功率谱进行快速傅里叶逆变换后得到峰值，基于所述峰值确定所述参考帧和所述支持帧之间的对齐参数。
在一种实施方式中，对所述参考帧进行快速傅里叶变换，得到所述参考帧的频域信号，并对所述支持帧进行快速傅里叶变换，得到所述支持帧的频域信号，包括：对所述参考帧进行Y通道下采样后进行快速傅里叶变换，得到所述参考帧的频域信号，并对所述支持帧进行Y通道下采样后进行快速傅里叶变换，得到所述支持帧的频域信号。
根据本公开实施例的第二方面，提供一种多帧图像对齐装置，应用于终端，包括：获取单元，用于获取多帧图像的参考帧和支持帧；处理单元，用于对所述参考帧进行快速傅里叶变换，得到所述参考帧的频域信号，并对所述支持帧进行快速傅里叶变换，得到所述支持帧的频域信号；并基于所述参考帧的频域信号和所述支持帧的频域信号，对齐所述支持帧和所述参考帧，得到多帧对齐的图像。
在一种实施方式中，所述处理单元采用如下方式基于所述参考帧的频域信号和所述支持帧的频域信号，对齐所述支持帧和所述参考帧：基于所述参考帧的频域信号和所述支持帧的频域信号，确定第一幅值和第二幅值，所述第一幅值为所述参考帧的频域信号对应的幅值，所述第二幅值为所述支持帧的频域信号对应的幅值；基于所述第一幅值和所述第二幅值，确定所述参考帧和所述支持帧之间的对齐参数，所述对齐参数包括以下至少一种：偏移量、旋转量以及缩放量；基于所述对齐参数，对齐所述支持帧和所述参考帧。
在一种实施方式中，所述对齐参数包括偏移量；所述处理单元采用如下方式基于所述第一幅值和所述第二幅值，确定所述参考帧和所述支持帧之间的对齐参数：基于所述第一幅值和所述第二幅值，确定所述参考帧的频域信号和所述支持帧的频域信号的相关度；基于所述相关度的最大值，确定所述参考帧和所述支持帧之间的偏移量。
在一种实施方式中，所述对齐参数包括旋转量和/或缩放量；所述处理单元采用如下方式基于所述第一幅值和所述第二幅值，确定所述参考帧和所述支持帧之间的对齐参数：将所述第一幅值和所述第二幅值分别转换到极坐标，得到第一极坐标幅值和第二极坐标幅 值；基于所述第一极坐标幅值和所述第二极坐标幅值，确定所述参考帧和所述参考帧之间的旋转量和/或缩放量。
在一种实施方式中，所述处理单元采用如下方式基于所述第一幅值和所述第二幅值，确定所述参考帧和所述支持帧之间的对齐参数：确定所述第一幅值和所述第二幅值的交叉功率谱；对所述交叉功率谱进行快速傅里叶逆变换后得到峰值，基于所述峰值确定所述参考帧和所述支持帧之间的对齐参数。
在一种实施方式中，所述处理单元采用如下方式对所述参考帧进行快速傅里叶变换，得到所述参考帧的频域信号，并对所述支持帧进行快速傅里叶变换，得到所述支持帧的频域信号：对所述参考帧进行Y通道下采样后进行快速傅里叶变换，得到所述参考帧的频域信号，并对所述支持帧进行Y通道下采样后进行快速傅里叶变换，得到所述支持帧的频域信号。
根据本公开实施例的第三方面，提供一种多帧图像对齐装置，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，处理器被配置为：执行第一方面任意一种实施方式中所述的多帧图像对齐的方法。
根据本公开实施例的第四方面，提供一种非临时性计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有指令，当所述存储介质中的指令由终端的处理器执行时，使得终端能够执行第一方面任意一种实施方式中所述的多帧图像对齐的方法。
本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：对参考帧和支持帧进行快速傅里叶变换，得到参考帧和支持帧的频域信号，基于参考帧和支持帧的频域信号，对齐参考帧和支持帧。通过将参考帧和支持帧从空域转换到频域，降低了计算复杂度，能够加快对齐速度。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的一种多帧图像对齐方法的流程图。
图2是根据一示例性实施例示出的一种多帧图像对齐方法的流程图。
图3是根据一示例性实施例示出的一种多帧图像对齐方法的流程图。
图4是根据一示例性实施例示出的一种多帧图像对齐方法的流程图。
图5是根据一示例性实施例示出的一种多帧图像对齐装置的框图。
图6是根据一示例性实施例示出的一种多帧图像对齐装置的框图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。
随着智能手机等终端的不断升级，执行的应用功能也要求越来越高。其中，终端的拍照功能也不断在优化。手机拍照操作简单、成像直观、处理方便，因此用户对于手机拍照的表现格外关注。在拍照时，当手抖动或者拍摄的图像为动态时，拍出的照片会存在噪声，导致照片不清晰。在不增加成本的前提下，智能手机为了从低画质图像恢复出原始高分辨率图像，多选择采用超分辨率算法作为高画质图像恢复算法，而多帧超分算法相比单帧超分算法，在恢复效果上有明显优势。多帧超分算法是指，在拍照时，连续快速采集多帧低画质图像，经过超分辨率算法的融合处理，得到一张高画质图像。由于手持终端存在抖动，连续采集得到的多帧图像是没有对齐的。相关技术中，对齐算法可以分为两大类，一类是基于特征点对齐的方法，对多帧图像进行特征检测、特征匹配以及图像变换等处理，第二类是基于块匹配的对齐方法，典型的有Google提出的HDR+。但是基于特征点对齐的方法会导致计算复杂度较高，处理后的图像受原图像噪声和亮度影响较大；基于块匹配的对齐方法，照片在高感下的噪点不均匀，一些色调映射上存在瑕疵，导致用户体验较差。
由此，本公开提供一种多帧图像对齐方法，应用于终端，多帧图像对齐方法包括：从终端采集的多帧图像中，获取参考帧和支持帧；对参考帧进行快速傅里叶变换，将参考帧从空域变换到频域，得到参考帧的频域信号，并对支持帧进行快速傅里叶变换，将支持帧从空域变换到频域，得到支持帧的频域信号；对参考帧的频域信号和支持帧的频域信号进行相关度计算，确定支持帧和参考帧的对齐参数，实现多帧图像的对齐。通过将参考帧和支持帧进行快速傅里叶变换，从空域转换到频域，在频域上进行对齐，降低了计算复杂度，加快对齐速度，提升图像对齐效果。
图1是根据一示例性实施例示出的一种多帧图像对齐方法的流程图，如图1所示，多帧图像对齐方法可以用于终端中，本公开实施例对多帧图像对齐方法所应用的终端种类不作限定。例如，终端的示例可以包括：手机、平板电脑、笔记本电脑、可穿戴设备等。多帧图像对齐方法包括以下步骤。
在步骤S11中，获取多帧图像的参考帧和支持帧。
在本公开实施例中，当用户按下拍照按钮时，终端会连续采集多帧图像，由于手持手机存在抖动，连续采集得到的多帧图像是没有对齐的，从多帧图像中选取最清晰的一帧为 参考帧，剩下的帧为支持帧。其中，本公开实施例中参考帧的选取可以采用相关技术中的方式确定。一种实施方式中，例如，可以采用平均梯度值的方法计算每一帧图像的平均梯度，平均梯度值越大，图像越清晰。
在一示例中，将多帧图像划分割成若干个大小相同、边缘部分重叠的图像块，选取每组图像块中最清晰的一帧为参考帧，剩下的帧为支持帧。
在步骤S12中，对参考帧进行快速傅里叶变换，得到参考帧的频域信号，并对支持帧进行快速傅里叶变换，得到支持帧的频域信号。
在本公开实施例中，假设参考帧为f(x,y),支持帧为g(x,y)。对参考帧进行快速傅里叶变换，将参考帧从空域变换到频域，得到参考帧的频域信号F(u,v)。对支持帧进行快速傅里叶变换，将支持帧从空域变换到频域，得到支持帧的频域信号G(u,v)。
在步骤S13中，基于参考帧的频域信号和支持帧的频域信号，对齐所述支持帧和所述参考帧，得到对齐的多帧图像。
快速傅里叶变换能够将参考帧和支持帧从空域转换到频域，对频域图像进行对齐能够加速对齐的计算速度，避免多次遍历图像的像素点，降低计算复杂度。
根据本公开实施例，从终端采集的多帧图像中，获取参考帧和支持帧，利用快速傅里叶变换将参考帧和支持帧从空域转换到频域，能够实现在多帧图像在频域上进行对齐，降低了计算复杂度，加快对齐速度。
图2是根据一示例性实施例示出的一种多帧图像对齐方法的流程图，如图2所示，多帧图像对齐方法用于终端中，本公开实施例对多帧图像对齐方法所应用的终端种类不作限定。基于参考帧的频域信号和支持帧的频域信号，对齐支持帧和参考帧的方法包括以下步骤。
在步骤S21中，基于参考帧的频域信号和支持帧的频域信号，确定第一幅值和第二幅值；第一幅值为参考帧的频域信号对应的幅值，第二幅值为支持帧的频域信号对应的幅值。
在本公开实施例中，利用快速傅里叶变换将参考帧和支持帧从空域转换到频域，得到参考帧和支持帧的频谱图，频谱图描述了信号的频率与幅度的关系，也可以理解为是频率的分布曲线。其中，频率分布曲线的自变量是频率，即横轴是频率，纵轴是该频率信号的幅度。获取参考帧的频域信号对应的幅值，后续称为第一幅值，获取支持帧的频域信号对应的幅值，后续称为第二幅值。
在步骤S22中，基于第一幅值和第二幅值，确定参考帧和支持帧之间的对齐参数，对齐参数包括偏移量、旋转量以及缩放量中至少一种。
在本公开实施例中，由于手持终端存在抖动，终端连续采集得到的多帧图像是没有对 齐的。参考帧与支持帧会存在位置上的偏移，角度的旋转以及图像大小缩放其中的至少一种对齐参数。基于第一幅值和第二幅值，计算参考帧与支持帧的对齐参数，实现多帧图像对齐。
在步骤S23中，基于对齐参数，对齐支持帧和参考帧。
在本公开实施例中，根据对齐参数，确定支持帧相对于参考帧需要做的偏移、旋转以及缩放中的至少一种后，对齐支持帧和参考帧。
在本公开实施例中，根据相关性定律来进行参考帧和支持帧的对齐操作。当参考帧和支持帧的匹配度最高的时候，相关度也就达到了最大。用支持帧的傅里叶变换乘参考帧傅里叶变换的复共轭，可得到两个图像的互相关的傅里叶变换，即计算出参考帧和支持帧的相关度，基于相关度的最大值确定偏移量。
在一示例中，当参考帧和支持帧之间的对齐参数为偏移量时，参考帧为f(x,y)，支持帧为g(x,y)。f(x,y)与g(x,y)没有对齐，存在x和y方向的位移Δx和Δy，后续称为偏移量，也就是说g(x,y)＝f(x-Δx,y-Δy)。对参考帧进行快速傅里叶变换，得到参考帧的频域信号，获取第一幅值F(u,v)。对支持帧进行快速傅里叶变换，得到支持帧的频域信号，获取第二幅值G(u,v)。根据相关性定律F(CC)＝F *(u,v)G(u,v)，可计算出参考帧与支持帧的相关度。其中F *(u,v)代表F(u,v)的复共轭，F(CC)代表参考帧和支持帧互相关的傅里叶变换。多帧图像对齐的过程，可以表示为计算两个图像之间的相关度的过程，当两个图像之间匹配度最高的时候，相关度也达到了最大。因此，根据F(CC)的最大值，确定参考帧和支撑帧在x和y方向的位移Δx和Δy，得到偏移量。
根据本公开的实施例，f(x,y)和g(x,y)互相关的定义如下：
CC(u,v)代表参考帧与支持帧的互相关，计算CC(u,v)在(u,v)处的值，需要遍历所有的(x,y)，而计算CC(u,v)所有的值，需要多次遍历所有的(x,y)，计算复杂度非常高。因此对参考帧进行快速傅里叶变换，得到参考帧的频域信号，并对支持帧进行快速傅里叶变换，得到支持帧的频域信号。能够将参考帧和支持帧从空域转换为频域，在频域上进行对齐能够降低计算相关度的复杂性，加快对齐速度，提升图像对齐效果。
在本公开实施例中，当参考帧和支持帧之间的对齐参数为偏移量、旋转量以及缩放量时，参考帧f(x,y)与支持帧g(x,y)没有对齐，存在x和y方向的位移Δx和Δy，以及旋转量θ 0和缩放量s，那么参考帧f(x,y)和支持帧g(x,y)的关系是
g(x,y)＝f(s(xcosθ 0+ysinθ 0)-Δx,s(-xsinθ 0+ycosθ 0)-Δy)
对参考帧f(x,y)进行快速傅里叶变换，得到参考帧的频域信号，获取参考帧频域信号对应的幅值M F(u,v)，后续称为第一幅值。对支持帧g(x,y)进行快速傅里叶变换，得到支持帧的频域信号，获取支持帧频域信号对应的幅值M G(u,v)，后续称为第二幅值。那么可以得到
M G(u,v)＝s 2M F(s -1(ucosθ 0+vsinθ 0),s -1(-usinθ 0+vcosθ 0))
将M G(u,v)和M F(u,v)转换到极坐标(λ,θ)中，可以得到M GLP(λ,θ)＝s 2M FLP(λ-logs,θ-θ 0)，其中logs为参考帧和支持帧的幅值在极坐标下弧度的差值，θ 0为角度的差值。
其中，M FLP(λ,θ)为参考帧在极坐标下的幅值，后续称为第一极坐标幅值，M GLP(λ,θ)为支持帧在极坐标下的幅值，后续称为第二极坐标幅值。根据相关性定律可计算出参考帧与支持帧的相关度，其中，相关性计算公式为：
M(CC)＝M FLP *(λ,θ)M GLP(λ,θ)，
其中，M FLP *(λ,θ)代表M FLP(λ,θ)的复共轭，M(CC)代表参考帧和支持帧在极坐标下互相关的傅里叶变换。多帧图像对齐的过程，可以表示为计算两个图像之间的相关度的过程，当两个图像之间匹配度最高的时候，相关度也达到了最大。因此，本公开实施例中将M(CC)的最大值所对应极坐标的弧度，作为参考帧与支持帧之间的缩放量。将M(CC)的最大值所对应极坐标的角度，作为参考帧与支持帧之间的旋转量。
其中，本公开实施例中可以通过计算出的缩放量和旋转量，实现参考帧与支持帧的对齐。
根据本公开实施例，不仅可以计算出支持帧相对于参考帧的偏移量，还可以计算出支持帧相对于参考帧的旋转量和/或缩放量，使对齐精度进一步提升，获得更好的对齐效果，提高用户体验。
图3是根据一示例性实施例示出的又一种多帧图像对齐方法的流程图，如图3所示，多帧图像对齐方法用于终端中，本公开实施例对多帧图像对齐方法所应用的终端种类不作限定。多帧图像对齐方法包括步骤S31、步骤S32和步骤S33。其中，步骤S31和图2中步骤S21的执行步骤相类似，本公开在此不再赘述。
在步骤S32中，确定第一幅值和第二幅值的交叉功率谱。
在本公开实施例中，在计算参考帧和支持帧的相关度时，没有对图像像素的亮度做归一化操作。如果两张图像的曝光时间或者ISO有差别，导致图像的亮度有差别，那么无法找到可以让两张图像对齐的位置。因此本公开引入归一化因子，获取参考帧的频域信号和支持帧的频域信号的交叉功率谱，降低图像亮度对于对齐精度的影响。
对参考帧进行快速傅里叶变换，得到参考帧的频域信号，获取第一幅值F(u,v)。对支 持帧进行快速傅里叶变换，得到支持帧的频域信号，获取第二幅值G(u,v)。通过
计算参考帧的频域信号和支持帧的频域信号的交叉功率谱，其中F *(u,v)代表F(u,v)的复共轭，Q(u,v)代表交叉功率谱。
在步骤S33中，对交叉功率谱进行快速傅里叶逆变换后得到峰值，基于峰值确定参考帧和支持帧之间的对齐参数。
本公开实施例中基于峰值确定的对齐参数可以包括平移量、旋转量和缩放量中的至少一项。
以下，对基于交叉功率谱进行快速傅里叶逆变换得到峰值，并基于峰值确定对齐参数的过程进行示例性说明。
在本公开实施例一种实施方式中，通过如下公式对交叉功率谱进行逆变换得到峰值：
其中， 代表快速傅里叶逆变换，获取 的峰值， 的峰值代表参考帧和支持帧相关性最强的位置。
其中，峰值所在的位置对应的横坐标为支持帧相对于参考帧的水平偏移量Δx，峰值所在的位置对应的纵坐标为支持帧相对于参考帧的竖直偏移量Δy。
进一步的，本公开实施例中，在确定参考帧和支持帧之间的旋转量θ 0和/或缩放量s时，将参考帧f(x,y)和支持帧g(x,y)的关系转换为：
g(x,y)＝f(s(xcosθ 0+ysinθ 0)-Δx,s(-xsinθ 0+ycosθ 0)-Δy)
对参考帧和支持帧进行快速傅里叶变换，得到第一幅值M F(u,v)和第二幅值M G(u,v)，将第一幅值和第二幅值转换到极坐标(λ,θ)中，可以得到极坐标下的第一幅值M FLP(λ,θ)和极坐标下的第二幅值M GLP(λ,θ)。进而，极坐标的情况下，第一幅值和第二幅值之间可以具有如下对应关系：
M GLP(λ,θ)＝s 2M FLP(λ-logs,θ-θ 0)，
其中，log s为参考帧和支持帧的幅值在极坐标下弧度的差值，θ 0为角度的差值。
在计算极坐标下参考帧的频域信号和支持帧的频域信号在极坐标下的交叉功率谱时，可以采用如下公式：
其中，M FLP *(λ,θ)代表M FLP(λ,θ)的复共轭，Q(λ,θ)代表交叉功率谱。
进一步的，通过如下公式对交叉功率谱进行快速傅里叶逆变换：
其中， 代表快速傅里叶逆变换。
本公开实施例中，将 的峰值所对应极坐标的弧度，作为参考帧和支持帧之间的缩放量。将 的峰值所对应极坐标的角度，作为参考帧和支持帧之间的旋转量。
根据本公开实施例，通过获取参考帧的频域信号和支持帧的频域信号的交叉功率谱，并对交叉功率谱进行快速傅里叶逆变换，实现了对图像亮度的归一化操作，进而基于交叉功率谱确定的峰值进行参考帧和支持帧之间对齐参数的确定，并进行参考帧与支持帧的对齐，能够提高对齐精度，降低图像亮度对于对齐精度的影响。
图4是根据一示例性实施例示出的又一种多帧图像对齐方法的流程图，如图4所示，多帧图像对齐方法用于终端中，本公开实施例对多帧图像对齐方法所应用的终端种类不作限定。
参照图4，分别对参考帧和支持帧进行Y通道下采样后进行快速傅里叶变换，得到参考帧和支持帧的频域信号。确定参考帧和支持帧的频域信号的交叉功率谱，对交叉功率谱进行快速傅里叶逆变换并获取峰值，根据峰值确定参考帧和支持帧的对齐参数，进而实现参考帧和支持帧的对齐操作。根据峰值确定参考帧和支持帧的对齐参数与图3中的步骤S33相类似，本公开在此不再赘述。
在本公开实施例中，Y通道下采样可以选择开启或者关闭，当对齐精度要求较低时，可以开启Y通道下采样，将参考帧和支持帧的分辨率相应地降低。在降低分辨率的图像上进行多帧图像对齐，能够加快对齐速度。
需要说明的是，本领域内技术人员可以理解，本公开实施例上述涉及的各种实施方式/实施例中可以配合前述的实施例使用，也可以是独立使用。无论是单独使用还是配合前述的实施例一起使用，其实现原理类似。本公开实施中，部分实施例中是以一起使用的实施方式进行说明的。当然，本领域内技术人员可以理解，这样的举例说明并非对本公开实施例的限定。
基于相同的构思，本公开实施例还提供一种多帧图像对齐装置。
可以理解的是，本公开实施例提供的多帧图像对齐装置为了实现上述功能，其包含了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。结合本公开实施例中所公开的各示例的单元及算法步骤，本公开实施例能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能 究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同的方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本公开实施例的技术方案的范围。
图5是根据一示例性实施例示出的一种多帧图像对齐装置框图100。参照图5，该装置包括获取单元101和处理单元102。
该获取单元101被配置为获取多帧图像的参考帧和支持帧。
该处理单元102被配置为对参考帧进行快速傅里叶变换，得到参考帧的频域信号，并对支持帧进行快速傅里叶变换，得到支持帧的频域信号；以及基于参考帧的频域信号和支持帧的频域信号，对齐支持帧和参考帧，得到多帧对齐的图像。
在本公开实施例中，处理单元102处理单元采用如下方式基于参考帧的频域信号和支持帧的频域信号，对齐支持帧和参考帧：基于参考帧的频域信号和支持帧的频域信号，确定第一幅值和第二幅值，第一幅值为参考帧的频域信号对应的幅值，第二幅值为支持帧的频域信号对应的幅值；基于第一幅值和第二幅值，确定参考帧和参考帧之间的对齐参数，对齐参数包括以下至少一种：偏移量、旋转量以及缩放量；基于对齐参数，对齐支持帧和参考帧。
在本公开实施例中，对齐参数包括偏移量；处理单元102采用如下方式基于第一幅值和第二幅值，确定参考帧和参考帧之间的对齐参数：基于第一幅值和第二幅值，确定参考帧的频域信号和支持帧的频域信号的相关度；基于相关度的最大值，确定参考帧和支持帧之间的偏移量。
在本公开实施例中，对齐参数包括旋转量和/或缩放量；处理单元102采用如下方式基于第一幅值和第二幅值，确定参考帧和支持帧之间的对齐参数：将第一幅值和第二幅值分别转换到极坐标，得到第一极坐标幅值和第二极坐标幅值；基于第一极坐标幅值和第二极坐标幅值，确定参考帧和支持帧之间的旋转量和/或缩放量。
在本公开实施例中，处理单元102采用如下方式基于第一幅值和第二幅值，确定所述参考帧和支持帧之间的对齐参数：确定第一幅值和第二幅值的交叉功率谱；对交叉功率谱进行快速傅里叶逆变换后得到峰值，基于峰值确定参考帧和支持帧之间的对齐参数。
在本公开实施例中，处理单元102采用如下方式对参考帧进行快速傅里叶变换，得到参考帧的频域信号，并对支持帧进行快速傅里叶变换，得到支持帧的频域信号：对参考帧进行Y通道下采样后进行快速傅里叶变换，得到参考帧的频域信号，并对支持帧进行Y通道下采样后进行快速傅里叶变换，得到支持帧的频域信号。
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实 施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
图6是根据一示例性实施例示出的一种用于多帧图像对齐的装置200的框图。例如，装置200可以是移动电话，计算机，数字广播终端，消息收发设备，游戏控制台，平板设备，医疗设备，健身设备，个人数字助理等。
参照图6，装置200可以包括以下一个或多个组件：处理组件202，存储器204，电力组件206，多媒体组件208，音频组件210，输入/输出(I/O)接口212，传感器组件214，以及通信组件216。
处理组件202通常控制装置200的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。处理组件202可以包括一个或多个处理器220来执行指令，以完成上述的方法的全部或部分步骤。此外，处理组件202可以包括一个或多个模块，便于处理组件202和其他组件之间的交互。例如，处理组件202可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件208和处理组件202之间的交互。
存储器204被配置为存储各种类型的数据以支持在装置200的操作。这些数据的示例包括用于在装置200上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。存储器204可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
电力组件206为装置200的各种组件提供电力。电力组件206可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为装置200生成、管理和分配电力相关联的组件。
多媒体组件208包括在所述装置200和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。所述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件208包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当装置200处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜系统或具有焦距和光学变焦能力。
音频组件210被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件210包括一个麦克风(MIC)，当装置200处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器204或经由通信 组件216发送。在一些实施例中，音频组件210还包括一个扬声器，用于输出音频信号。
I/O接口212为处理组件202和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。
传感器组件214包括一个或多个传感器，用于为装置200提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件214可以检测到装置200的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如所述组件为装置200的显示器和小键盘，传感器组件214还可以检测装置200或装置200一个组件的位置改变，用户与装置200接触的存在或不存在，装置200方位或加速/减速和装置200的温度变化。传感器组件214可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件214还可以包括光传感器，如CMOS或CCD图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件214还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器。
通信组件216被配置为便于装置200和其他设备之间有线或无线方式的通信。装置200可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，2G或3G，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件216经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，所述通信组件216还包括近场通信(NFC)模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别(RFID)技术，红外数据协会(IrDA)技术，超宽带(UWB)技术，蓝牙(BT)技术和其他技术来实现。
在示例性实施例中，装置200可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述方法。
在示例性实施例中，还提供了一种包括指令的非临时性计算机可读存储介质，例如包括指令的存储器204，上述指令可由装置200的处理器220执行以完成上述方法。例如，所述非临时性计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。
进一步可以理解的是，本公开中“多个”是指两个或两个以上，其它量词与之类似。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
进一步可以理解的是，术语“第一”、“第二”等用于描述各种信息，但这些信息不应 限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开，并不表示特定的顺序或者重要程度。实际上，“第一”、“第二”等表述完全可以互换使用。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。
进一步可以理解的是，本公开实施例中尽管在附图中以特定的顺序描述操作，但是不应将其理解为要求按照所示的特定顺序或是串行顺序来执行这些操作，或是要求执行全部所示的操作以得到期望的结果。在特定环境中，多任务和并行处理可能是有利的。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利范围来限制。

Claims (14)

  1. 一种多帧图像对齐方法，其特征在于，应用于终端，所述方法包括：
    获取多帧图像的参考帧和支持帧；
    对所述参考帧进行快速傅里叶变换，得到所述参考帧的频域信号，并对所述支持帧进行快速傅里叶变换，得到所述支持帧的频域信号；
    基于所述参考帧的频域信号和所述支持帧的频域信号，对齐所述支持帧和所述参考帧，得到多帧对齐的图像。
  2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述参考帧的频域信号和所述支持帧的频域信号，对齐所述支持帧和所述参考帧，包括：
    基于所述参考帧的频域信号和所述支持帧的频域信号，确定第一幅值和第二幅值，所述第一幅值为所述参考帧的频域信号对应的幅值，所述第二幅值为所述支持帧的频域信号对应的幅值；
    基于所述第一幅值和所述第二幅值，确定所述参考帧和所述支持帧之间的对齐参数，所述对齐参数包括以下至少一种：偏移量、旋转量以及缩放量；
    基于所述对齐参数，对齐所述支持帧和所述参考帧。
  3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对齐参数包括偏移量；
    所述基于所述第一幅值和所述第二幅值，确定所述参考帧和所述参考帧之间的对齐参数，包括：
    基于所述第一幅值和所述第二幅值，确定所述参考帧的频域信号和所述支持帧的频域信号的相关度；
    基于所述相关度的最大值，确定所述参考帧和所述支持帧之间的偏移量。
  4. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对齐参数包括旋转量和/或缩放量；
    所述基于所述第一幅值和所述第二幅值，确定所述参考帧和所述参考帧之间的对齐参数，包括：
    将所述第一幅值和所述第二幅值分别转换到极坐标，得到第一极坐标幅值和第二极坐标幅值；
    基于所述第一极坐标幅值和所述第二极坐标幅值，确定所述参考帧和所述支持帧之间的旋转量和/或缩放量。
  5. 根据权利要求2至4中任意一项所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一幅值和所述第二幅值，确定所述参考帧和所述支持帧之间的对齐参数，包括：
    确定所述第一幅值和所述第二幅值的交叉功率谱；
    对所述交叉功率谱进行快速傅里叶逆变换后得到峰值，基于所述峰值确定所述参考帧和所述支持帧之间的对齐参数。
  6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述参考帧进行快速傅里叶变换，得到所述参考帧的频域信号，并对所述支持帧进行快速傅里叶变换，得到所述支持帧的频域信号，包括：
    对所述参考帧进行Y通道下采样后进行快速傅里叶变换，得到所述参考帧的频域信号，并对所述支持帧进行Y通道下采样后进行快速傅里叶变换，得到所述支持帧的频域信号。
  7. 一种多帧图像对齐装置，其特征在于，应用于终端，所述装置包括：
    获取单元，用于获取多帧图像的参考帧和支持帧；
    处理单元，用于对所述参考帧进行快速傅里叶变换，得到所述参考帧的频域信号，并对所述支持帧进行快速傅里叶变换，得到所述支持帧的频域信号；并基于所述参考帧的频域信号和所述支持帧的频域信号，对齐所述支持帧和所述参考帧，得到多帧对齐的图像。
  8. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述处理单元采用如下方式基于所述参考帧的频域信号和所述支持帧的频域信号，对齐所述支持帧和所述参考帧：
    基于所述参考帧的频域信号和所述支持帧的频域信号，确定第一幅值和第二幅值，所述第一幅值为所述参考帧的频域信号对应的幅值，所述第二幅值为所述支持帧的频域信号对应的幅值；
    基于所述第一幅值和所述第二幅值，确定所述参考帧和所述支持帧之间的对齐参数，所述对齐参数包括以下至少一种：偏移量、旋转量以及缩放量；
    基于所述对齐参数，对齐所述支持帧和所述参考帧。
  9. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述对齐参数包括偏移量；
    所述处理单元采用如下方式基于所述第一幅值和所述第二幅值，确定所述参考帧和所述参考帧之间的对齐参数：
    基于所述第一幅值和所述第二幅值，确定所述参考帧的频域信号和所述支持帧的频域信号的相关度；
    基于所述相关度的最大值，确定所述参考帧和所述支持帧之间的偏移量。
  10. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述对齐参数包括旋转量和/或缩放量；
    所述处理单元采用如下方式基于所述第一幅值和所述第二幅值，确定所述参考帧和所述支持帧之间的对齐参数：
    将所述第一幅值和所述第二幅值分别转换到极坐标，得到第一极坐标幅值和第二极坐 标幅值；
    基于所述第一极坐标幅值和所述第二极坐标幅值，确定所述参考帧和所述参考帧之间的旋转量和/或缩放量。
  11. 根据权利要求8至10中任意一项所述的装置，其特征在于，所述处理单元采用如下方式基于所述第一幅值和所述第二幅值，确定所述参考帧和所述支持帧之间的对齐参数：
    确定所述第一幅值和所述第二幅值的交叉功率谱；
    对所述交叉功率谱进行快速傅里叶逆变换后得到峰值，基于所述峰值确定所述参考帧和所述支持帧之间的对齐参数。
  12. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述处理单元采用如下方式对所述参考帧进行快速傅里叶变换，得到所述参考帧的频域信号，并对所述支持帧进行快速傅里叶变换，得到所述支持帧的频域信号：
    对所述参考帧进行Y通道下采样后进行快速傅里叶变换，得到所述参考帧的频域信号，并对所述支持帧进行Y通道下采样后进行快速傅里叶变换，得到所述支持帧的频域信号。
  13. 一种多帧图像对齐装置，其特征在于，包括：
    处理器；
    用于存储处理器可执行指令的存储器；
    其中，所述处理器被配置为：执行权利要求1至6中任一项所述的多帧图像对齐方法。
  14. 一种非临时性计算机可读存储介质，当所述存储介质中的指令由终端的处理器执行时，使得终端能够执行权利要求1至6中任一项所述的多帧图像对齐方法。
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