專利名稱：一種基于普通精度陀螺的電子減抖方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及一種用于基于普通精度陀螺的電子減抖方法，尤其是一種普通精 度陀螺與數(shù)字處理相結(jié)合的電子減抖方法，該方法主要應(yīng)用于傳感器電子減抖系統(tǒng)中。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的傳感器電子減抖系統(tǒng)，利用高精度陀螺進(jìn)行一級(jí)減抖，用數(shù)字處理方法做 二級(jí)減抖。該方法需要機(jī)械裝置對抖動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，體積、重量較大，對陀螺精度要求很高。目 前出現(xiàn)的將傳感器與數(shù)字技術(shù)相結(jié)合的電子減抖方法，首先利用高精度陀螺檢測運(yùn)動(dòng)偏移 量，然后用數(shù)字的方法進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。該方法用數(shù)字方法替代了機(jī)械裝置對抖動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償， 體積、重量大幅減小。但減抖的精度完全依賴陀螺的精度，仍然對陀螺精度要求非常高。高精度陀螺相對普通精度陀螺，其價(jià)格高出幾十倍甚至幾百倍，通常為主要的系 統(tǒng)成本負(fù)擔(dān)。同時(shí)由于陀螺自身的靜止偏移和零漂溫漂原因，要正常使用需要復(fù)雜的校正 偏移運(yùn)算，使用中需要進(jìn)行復(fù)雜的實(shí)時(shí)補(bǔ)償。尤其對于新型的微機(jī)械(MEMS)陀螺，其體積 小、成本低，但精度有限，無法在電子減抖系統(tǒng)中應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服目前陀螺與數(shù)字處理相結(jié)合的電子減抖方法對陀螺精度的依賴，并充分 發(fā)揮傳感器與數(shù)字減抖的優(yōu)勢。本發(fā)明專利提出一種基于普通精度陀螺的電子減抖方法， 該方法對陀螺精度要求低，減抖精度高、可靠性好。該方法的技術(shù)方案是首先通過普通精度陀螺計(jì)算攝像系統(tǒng)的抖動(dòng)偏移量，估計(jì) 抖動(dòng)所指象限(方向)。然后將當(dāng)前幀圖像劃分宏塊，每個(gè)宏塊內(nèi)將抖動(dòng)所指向象限的中心 點(diǎn)作為塊匹配算法的初始搜索位置，運(yùn)用快速塊匹配搜索策略得到每個(gè)宏塊的運(yùn)動(dòng)矢量， 即為局部運(yùn)用矢量。最后據(jù)陀螺提供的抖動(dòng)方向信息剔除局部運(yùn)動(dòng)矢量中的“異常點(diǎn)”，得 到可靠局部運(yùn)動(dòng)矢量再快速估計(jì)全局運(yùn)動(dòng)矢量，對圖像進(jìn)行補(bǔ)償達(dá)到減抖的效果。有益效果該方法的有益效果是，由于使用了陀螺提供抖動(dòng)方向，比單純利用圖像信息的數(shù) 字減抖算法具有更高的計(jì)算速度，同時(shí)估計(jì)局部運(yùn)動(dòng)時(shí)可以避免落入局部最優(yōu)，估計(jì)全局 運(yùn)動(dòng)時(shí)有效剔除運(yùn)動(dòng)干擾從而提高了計(jì)算精度。此外模糊化陀螺數(shù)據(jù)精度，僅利用其進(jìn)行 方向的估計(jì)，可以極大的降低陀螺精度要求，降低系統(tǒng)成本，并且可以使用體積很小的普通 微機(jī)械陀螺，對系統(tǒng)體積、重量影響很小。同時(shí)可以省略復(fù)雜的校正陀螺偏移和實(shí)時(shí)補(bǔ)償陀 螺零漂、溫漂等漂移的處理過程，對后續(xù)追蹤、識(shí)別、瞄準(zhǔn)等提供極大便利。
具體實(shí)施例方式第一步，使用CXD建立攝像系統(tǒng)，并在攝像系統(tǒng)重心線和主光軸方向各固定一只 普通精度陀螺；第二步，啟動(dòng)攝像系統(tǒng)，記錄一幅圖像作為參考幀圖像并將圖像按照塊匹配算法劃分宏塊，同時(shí)開始采集水平、鉛直兩方向陀螺數(shù)據(jù)；第三步，攝像系統(tǒng)記錄下一幅圖像作為當(dāng)前幀圖像并劃分宏塊，每塊內(nèi)劃分四個(gè) 象限，同時(shí)結(jié)束陀螺數(shù)據(jù)采集；第四步，利用兩幀間陀螺數(shù)據(jù)計(jì)算攝像系統(tǒng)水平、鉛直方向抖動(dòng)偏移量，估計(jì)抖動(dòng) 所指的象限；第五步，當(dāng)前幀每個(gè)宏塊內(nèi)，以抖動(dòng)所指向象限的中心點(diǎn)為初始搜索位置依照塊 匹配搜索策略對參考幀對應(yīng)宏塊進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)，得到局部運(yùn)動(dòng)矢量。第六步，將局部運(yùn)動(dòng)矢量與陀螺數(shù)據(jù)解算的抖動(dòng)所指向象限向比較，方向不同的 運(yùn)動(dòng)矢量作為干擾運(yùn)動(dòng)生成的“異常點(diǎn)”剔除，得到可靠局部運(yùn)動(dòng)矢量。第七步，用二次最小二乘法解算similarity變換模型，得到全局運(yùn)動(dòng)矢量。對當(dāng) 前幀進(jìn)行補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)減抖效果。
權(quán)利要求
1.一種基于普通精度陀螺電子減抖方法，該方法主要應(yīng)用于傳感器電子減抖系統(tǒng)中， 其特征是利用普通精度陀螺估計(jì)抖動(dòng)運(yùn)動(dòng)所指向的象限，并利用此象限信息進(jìn)行快速局 部運(yùn)動(dòng)估計(jì)和全局運(yùn)動(dòng)估計(jì)并達(dá)到提高運(yùn)算精度和速度的結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于普通精度陀螺電子減抖方法，其特征是模糊陀螺數(shù)據(jù) 精度，使用陀螺數(shù)據(jù)解算抖動(dòng)的方向信息，無需精確計(jì)算抖動(dòng)位移量；可使用普通精度陀螺 實(shí)現(xiàn)減抖系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于普通精度陀螺電子減抖方法，其特征是無需對陀螺進(jìn) 行復(fù)雜的靜止偏移校正，無需進(jìn)行實(shí)時(shí)漂移補(bǔ)償；可使用普通微機(jī)械陀螺實(shí)現(xiàn)減抖系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速局部運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，其特征是將攝像系統(tǒng)采集的圖像 劃分宏塊，每個(gè)宏塊內(nèi)將由普通精度陀螺估計(jì)得到的抖動(dòng)所指向象限的中心點(diǎn)作為塊匹配 算法的初始搜索位置，運(yùn)用快速塊匹配搜索策略得到每個(gè)宏塊的運(yùn)動(dòng)矢量，即為局部運(yùn)用 矢量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全局運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，其特征是據(jù)普通精度陀螺提供的抖動(dòng) 方向信息剔除局部運(yùn)動(dòng)矢量中的“異常點(diǎn)”，得到可靠局部運(yùn)動(dòng)矢量再快速估計(jì)全局運(yùn)動(dòng)矢量。
全文摘要
一種基于普通精度陀螺的電子減抖方法，該方法主要應(yīng)用于傳感器電子減抖系統(tǒng)中。該方法通過普通精度陀螺計(jì)算攝像系統(tǒng)的抖動(dòng)偏移量，估計(jì)抖動(dòng)所指象限(方向)；將該象限的中心作為塊匹配算法的初始搜索位置進(jìn)行局部運(yùn)動(dòng)估計(jì)；最后據(jù)此抖動(dòng)方向信息剔除局部運(yùn)動(dòng)矢量中的“異常點(diǎn)”后，快速估計(jì)全局運(yùn)動(dòng)矢量，并補(bǔ)償圖像達(dá)到減抖的效果。該方法原理簡單易于實(shí)現(xiàn)，能夠提高運(yùn)算速度和估計(jì)精度，對陀螺精度要求不高，可以極大程度降低硬件成本，可以使用體積很小的微機(jī)械陀螺，不增加系統(tǒng)復(fù)雜度，可以不進(jìn)行復(fù)雜偏移校正和補(bǔ)償漂移計(jì)算。
文檔編號(hào)G06T7/00GK102073988SQ20101053338
公開日2011年5月25日 申請日期2010年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月5日
發(fā)明者于飛, 劉小華, 武紅, 王鵬, 董立泉, 趙躍進(jìn) 申請人:北京理工大學(xué)