电子稳像技术是新一代的稳像方法,与传统的光学稳像和机械稳像不同。它是利用电子设备采用图像处理技术来进行稳像。因此电子稳像系统具有功耗小、稳像精度高和便于携带等特点。电子稳像系统在民用和军事领域具有广泛的应用前景。本文分析了电子稳像算法的基本流程。典型的电子稳像算法包括:运动估计、运动滤波和运动补偿三个部分。通过运动估计得到视频图像的局部运动估计和全局运动估计,从而获得精确的帧间运动矢量。运动滤波可将帧间的运动矢量分离成有意运动矢量和无意运动矢量。运动补偿是补偿图像的无意运动矢量,使图像序列以稳定的有意运动轨迹显示出来。通过对各种稳像算法的研究对比和本稳像系统的具体性能指标要求,本文提出了一种基于特征点匹配的电子稳像算法。算法的运动估计是采用特征点匹配的思想。具体过程是先采用Harris算子提取图像帧中的特征点,并以特征点为中心构造特征块,再对特征块在参考帧中进行块匹配,求得特征点的运动矢量。为了提高运动估计的精度,采用距离约束准则对提取的特征点进行验证。这样就可以实现图像的局部运动估计。全局运动估计是将全局特征点的运动矢量代入最小二乘方程提取图像的全局运动参数。算法的运动滤波采用Kalman滤波器,将图像序列的运动视作包含着噪声的一阶线性运动,将噪声视作图像的抖动分量。运动补偿采用基于图像线性存储空间的快速图像旋转算法,实现图像的快速平移、旋转和缩放。该算法在VC++6.0的环境下实现,通过实验验证了该算法的正确性。本文根据系统要求设计了一个高性能的嵌入式稳像系统。该系统采用TI公司的专门用于视频和图像处理的高性能数字信号处理芯片TMS320DM642。将稳像算法移植到嵌入式硬件平台,采用PING-PONG双缓冲和软件流水等方法提高算法的实时性。该系统对定点拍摄的抖动图像序列和航拍的抖动图像进行稳像实验,实验表明该稳像系统在稳像精度、稳像效果和稳像速度等面都满足系统的设计要求。