一種圖像序列全局運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種圖像序列全局運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法及裝置，屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 圖像運(yùn)動(dòng)估計(jì)在圖像處理領(lǐng)域有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，例如在視頻編碼、圖像校正等 發(fā)面。運(yùn)動(dòng)估計(jì)是指分析兩幅或多幅圖像的相關(guān)景象之間的位置差異，以得到攝像機(jī)或所 拍攝物體的運(yùn)動(dòng)矢量。全局運(yùn)動(dòng)是指圖像幀之間圖像場(chǎng)景的運(yùn)動(dòng)，通常是由攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)形 成的，而圖像幀間物體相對(duì)于場(chǎng)景的運(yùn)動(dòng)稱(chēng)之為局部運(yùn)動(dòng)。全局運(yùn)動(dòng)估計(jì)技術(shù)廣泛應(yīng)用于 基于運(yùn)動(dòng)的圖像分割、圖像拼接和視頻壓縮等領(lǐng)域。
[0003]目前，常見(jiàn)的全局運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法有塊匹配、特征匹配和灰度投影等算法。其中，灰 度投影算法，通過(guò)將二維圖像壓縮成行和列上兩個(gè)獨(dú)立的一維向量進(jìn)行匹配，最大程度地 壓縮了參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)量，從而獲得遠(yuǎn)優(yōu)于塊匹配和特征匹配等算法的實(shí)時(shí)性能，得到廣 泛應(yīng)用。然而，由于灰度投影算法將局部運(yùn)動(dòng)像素同樣進(jìn)行了投影和匹配，所以，當(dāng)局部運(yùn) 動(dòng)像素超過(guò)一定程度時(shí)，該算法難以克服局部運(yùn)動(dòng)的干擾，無(wú)法獲得精確的全局運(yùn)動(dòng)估計(jì) 結(jié)果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種圖像序列全局運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法及裝置，以解決灰度投影方 法在在圖像局部運(yùn)動(dòng)像素占較大比例時(shí)無(wú)法獲取精確全局運(yùn)動(dòng)估計(jì)的問(wèn)題。
[0005] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題提供了一種圖像序列全局運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，該估計(jì)方法 的步驟如下：
[0006] 1)采集連續(xù)兩幀圖像作為目標(biāo)圖像，并將上述兩幀序列圖像進(jìn)行列方向和行方向 的灰度投影；
[0007] 2)對(duì)行和列方向上的灰度投影進(jìn)行均勻分塊，計(jì)算行和列方向上某一偏移位置下 的各塊的匹配誤差；
[0008] 3)根據(jù)圖像中局部運(yùn)動(dòng)所占的比例，拋棄匹配誤差較大的塊，將剩余塊的匹配誤 差和作為該偏移位置下的匹配度量，計(jì)算最小匹配度量的偏移位置，該偏移位置即為全局 運(yùn)動(dòng)的估計(jì)結(jié)果。
[0009] 所沭步驟2)中列方向h偏務(wù)份罾k樸的各±#的兀配誤差為：
[0010]
[0011] 其中：
[0012] DCol(j,k) = |ColA-ColBj+k
[0013] dx(k,p) ={DCol(j,k) |je[Κ^1+ (p-1) *ff,Ki+p^ff]}
[0014] ff=floor((N-KrK2)/P)
[0015] Sx(k，p)為塊p在列方向上水平偏移為k的匹配誤差，P為列方向上均勻分塊的塊 數(shù)，ColAj為圖像A第j列的灰度投影，ColBj+k為圖像A第j列偏移k的灰度投影，N為圖像A和圖像B的水平方向的上的寬度，為圖像A和圖像B之間在水平方向上的相對(duì)偏 移范圍，floor表示對(duì)浮點(diǎn)數(shù)用舍去法取整。
[0016] 所述步驟2)中行方向上偏移位置1處的各塊的匹配誤差為：
[0017]
[0018] 其中：
[0019] DRow(i，1) = |RowAi-RowBw|
[0020] dy(1，q) ={DRow(i，1)Iie[1^+1+(q_l) *H，Li+q*!!]}
[0021] H=floor((M-L「L2) /Q)
[0022] Sy(l，q)為塊q在行方向上垂直偏移為1的匹配誤差，Q為行方向上均勻分塊的塊 數(shù)，RowAi為圖像A第i行的灰度投影，RowB1+1為圖像B第i行偏移1處的灰度投影，Μ為 圖像Α和圖像Β的垂直方向的上的高度，[LIJ為圖像Α和圖像Β之間在垂直方向上的相 對(duì)偏移范圍，floor表示對(duì)浮點(diǎn)數(shù)用舍去法取整。
[0023] 所述步驟3)中匹配度量包括列方向上和行方向上，列方向上的匹配度量Mx(k)和 行方向上的匹配度量My⑴分別為：
[0024]
[0025] ?=-Λ
[0026] S=(1_V/N)*P
[0027] T=(1_U/M)*Q
[0028] 其中Sx(k，s)為{Sx(k，p)|pe[l，p]}由小到大排序得到有序集合，V為圖像中 局部運(yùn)動(dòng)所占的列數(shù)，Sy(l，t)為{Sy(l，q)|qe[1，Q]}由小到大排序得到的有序集合，u 為圖像中局部運(yùn)動(dòng)所占的最大行數(shù)為U。
[0029] 所述步驟2)中均勻分塊的塊數(shù)可根據(jù)精度要求和計(jì)算能力進(jìn)行調(diào)整。
[0030] 本發(fā)明還提供了一種圖像序列全局運(yùn)動(dòng)估計(jì)裝置，該估計(jì)裝置包括灰度投影轉(zhuǎn)換 模塊、匹配誤差計(jì)算模塊和偏移位置確定模塊，
[0031] 所述灰度投影轉(zhuǎn)換模塊用于將采集到連續(xù)兩幀圖像進(jìn)行列方向和行方向的灰度 投影；
[0032] 所述匹配誤差計(jì)算模塊用于對(duì)行和列方向上的灰度投影進(jìn)行均勻分塊，計(jì)算行和 列方向上某一偏移位置下的各塊的匹配誤差；
[0033] 所述偏移位置確定模塊用于根據(jù)圖像中局部運(yùn)動(dòng)所占的比例，拋棄匹配誤差較大 的塊，將剩余塊的匹配誤差和作為該偏移位置下的匹配度量，計(jì)算最小匹配度量的偏移位 置，該偏移位置即為全局運(yùn)動(dòng)的估計(jì)結(jié)果。
[0034] 所沭兀配誤差計(jì)筧樽塊所計(jì)筧的列方向h偏務(wù)份罾k處的各塊的匹配誤差為：
[0035]
[0036] 其中：
[0037] DCol(j,k) =ICo1A-CoIBj+k
[0038] dx(k,p) ={DCol(j,k)Ije[1^+1+(p_l) *W,K^+pW]}
[0039] ff=floor((N-KrK2)/P)
[0040] Sx(k，p)為塊p在列方向上水平偏移為k的匹配誤差，P為列方向上均勻分塊的塊 數(shù)，ColAj為圖像A第j列的灰度投影，ColBj+k為圖像A第j列偏移k的灰度投影，N為圖像 A和圖像B的水平方向的上的寬度，為圖像A和圖像B之間在水平方向上的相對(duì)偏 移范圍，floor表示對(duì)浮點(diǎn)數(shù)用舍去法取整。
[0041] 所述匹配誤差計(jì)算模塊所計(jì)算的行方向上偏移位置1處的各塊的匹配誤差為：
[0042]
[0043] 其中：
[0044] DRow(i，1) = |RowAi-RowBw|
[0045] dy(1，q) ={DRow(i，1)Iie[1^+1+(q_l) *H，Li+q*!!]}
[0046] H=floor((M-L「L2) /Q)
[0047] Sy(l，q)為塊q在行方向上垂直偏移為1的匹配誤差，Q為行方向上均勻分塊的塊 數(shù)，RowAi為圖像A第i行的灰度投影，RowB1+1為圖像B第i行偏移1處的灰度投影，Μ為 圖像Α和圖像Β的垂直方向的上的高度，[LIJ為圖像Α和圖像Β之間在垂直方向上的相 對(duì)偏移范圍，floor表示對(duì)浮點(diǎn)數(shù)用舍去法取整。
[0048] 所述匹配度量包括列方向上和行方向上，列方向上的匹配度量Mx(k)和行方向 上的匹配度量My⑴分別為：
[0049] 123456 2 S=(1_V/N)*P 3 T=(1_U/M)*Q 4 其中Sx(k，s)為{Sx(k，p)|pe[l，p]}由小到大排序得到有序集合，V為圖像中 局部運(yùn)動(dòng)所占的列數(shù)，Sy(l，t)為{Sy(l，q)|qe[1，Q]}由小到大排序得到的有序集合，u 為圖像中局部運(yùn)動(dòng)所占的最大行數(shù)為U。 5 所述匹配誤差計(jì)算模塊在對(duì)行和列方向上的灰度投影進(jìn)行均勻分塊的塊數(shù)可根 據(jù)精度要求和計(jì)算能力進(jìn)行調(diào)整。 6 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明首先采集連續(xù)兩幀圖像作為目標(biāo)圖像，并將上述兩 幀序列圖像進(jìn)行列方向和行方向的灰度投影；然后對(duì)行和列方向上的灰度投影進(jìn)行均勻分 塊，對(duì)行或列方向上某一偏移位置下的各塊的匹配誤差進(jìn)行計(jì)算，再根據(jù)圖像中局部運(yùn)動(dòng) 所占的比例，拋棄匹配較差的塊，將剩余塊的匹配誤差和作為該位置下的匹配度量；最后計(jì) 算最小匹配度量的偏移位置，該偏移位置即為全局運(yùn)動(dòng)的估計(jì)結(jié)果。本發(fā)明根據(jù)局部運(yùn)動(dòng) 在圖像中可能占的比例，拋棄灰度投影匹配較差的行或列，保證了方法對(duì)局部運(yùn)動(dòng)的魯棒 性，可以有效避免局部運(yùn)動(dòng)對(duì)全局運(yùn)動(dòng)估計(jì)的影響。而且本發(fā)明對(duì)灰度投影匹配進(jìn)行分塊 累加和排序篩選，使方法魯棒的同時(shí)依然保有較高的計(jì)算效率和實(shí)時(shí)性。
【附圖說(shuō)明】
[0056] 圖1是本發(fā)明圖像序列全局運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法的實(shí)施例用圖A;
[0057] 圖2是本發(fā)明圖像序列全局運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法的實(shí)施例用圖B。
【具體實(shí)施方式】
[0058] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0059] 本發(fā)明的一種圖像序列全局運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法的實(shí)施例
[0060] 本發(fā)明的估計(jì)方法在灰度投影算法的基礎(chǔ)上，對(duì)行和列方向上的灰度投影進(jìn)行均 勻分塊，對(duì)行或列方向上某一偏移位置下的各塊的匹配誤差進(jìn)行排序，然后根據(jù)圖像中局 部運(yùn)動(dòng)所占的比例，拋棄匹配較差的塊，將剩余塊的匹配誤差和作為該位置下的匹配度量， 計(jì)算最小匹配度量的偏移位置，該偏移位置即為全局運(yùn)動(dòng)的估計(jì)結(jié)果。下面以采集到的連 續(xù)兩幀圖像A和B為例進(jìn)行說(shuō)明，圖像A和B的尺寸均為MXN(高X寬），圖像A和圖像 B之間在水平方向上的相對(duì)偏移范圍為，在垂直方向上的相對(duì)偏移范圍為，圖像中局部運(yùn)動(dòng) 所占的最大行數(shù)為U，圖像中局部運(yùn)動(dòng)所占的列數(shù)為V。該方法的具體實(shí)施例步驟如下：
[0061] 1.分別對(duì)圖像A和B進(jìn)行列方向和行方向上的灰度投影：
[0062]
[0063]
[0064]
[0065]
[0066] 其中，GA(i，j)為圖像A中坐標(biāo)（i，j)處的像素灰度，GB(i，j)為圖像B中坐標(biāo)（i，j) 處的像素灰度，RowAi為圖像A第i行的灰度投影，ColAj為圖像A第j列的灰度投影，RowBi 為圖像B第i行的灰度投影，ColB,為圖像B第j列的灰度投影。
[0067] 2.計(jì)算列方向上偏移位置k下的各塊的匹配誤差
[0068] 首先對(duì)列方向上的灰度投影進(jìn)行均勻分塊，對(duì)于，有：
[0069] Dx(k) ={DCol(j，k) |je[1+1，N-K2]}，DCol(j，k) = |ColA廠ColBj+k | ;
[0070] 將集