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近年来,电子稳像技术发展迅速,已广泛运用于军事、民用等领域。嵌入式电子稳像系统由于具有成本低、精度高且便于携带等优点,成为国内外稳像系统研究的热点。本文主要研究电子稳像的原理、常用的稳像算法和稳像效果的评价方法。采用改进的灰度投影算法,设计了一个可以快速消除视频抖动现象的嵌入式电子稳像系统。本文的研究对象为摄像头固定状态下的抖动视频,此类视频的运动矢量主要以平移运动为主,且可能包含运动物体。 首先,论文详细研究了灰度投影算法、块匹配算法、位平面匹配算法、特征点匹配算法的基本原理、匹配准则和实现过程,总结分析了四种稳像算法的优缺点。以峰值信噪比(PSNR)作为稳像效果评价准则,对各算法稳像效果进行了评价,并且给出了各个算法的帧处理时间。对比分析了各算法性能及其适用场合,灰度投影算法能同时具有较好的稳像效果和较快的帧处理速度,适用于实时、精度要求较高的嵌入式电子稳像系统。 其次,为了克服灰度投影算法无法对含有运动物体的视频帧进行有效运动矢量估计的缺点,对传统灰度投影算法进行了改进,提出了分块快速灰度投影算法。该算法相比传统灰度投影算法的主要改进之处在于两点:一是在进行灰度投影之前,需要将图像分割为若干小块;二是用快速搜索法代替完全搜索法进行运动矢量估计。快速搜索法的提出是基于当前帧和参考帧互相关曲线的波谷值点具有靠近曲线中心区域且单峰性的原理,在单侧搜索宽度为31个像素点时,快速搜索算法比完全搜索算法搜索次数减少了76.2%。 最后,在多种场景下对采集的视频进行电子稳像实验。运用MATLAB工具对新算法进行仿真,然后搭建嵌入式电子稳像系统并进行算法移植和视频采集应用程序开发。通过差影法和PSNR法两种评价方法对稳像前后的视频帧进行了评价分析,分析结果表明,改进的灰度投影算法在背景简单、背景复杂、光照不足、少量运动物体等场景下都具有较好的稳像效果,而对含有大量运动物体的抖动视频稳像效果不佳。