电子稳象是一种新的稳象方法。相对于传统稳象方法,它具有精度高、体积小和成本低等特点。电子稳象主要通过运动估计和运动补偿技术来实现图象序列的稳定。传统的电子稳象系统中多采用的是平移稳象算法,常用的平移稳象算法处理平移运动有较好的效果,却无法处理有旋转运动的图象序列。因而本文主要研究了基于仿射模型的多局部位移旋转运动估计法。该方法能对中心旋转运动进行估计。本文首先对最小二乘解估计旋转运动算法的原理进行了分析,并对已有的局部块全分布法进行了改进,称为十字分布法。由于局部匹配块数目的减少,十字分布法的计算量是全分布法的三分之一。仿真实验表明,在图象细节较丰富的条件下,十字分布法可以较好的逼近全分布法。其次,为了克服最小二乘解法计算复杂,计算量大的缺点,本文采用了几何法来估计中心旋转运动。先利用变步长搜索法估计局部位移量,并通过多个中心对称分布的局部块位移量来实现对旋转运动的估计。几何法的求解过程简单,计算量减小,便于硬件实现。从针对相同图象序列处理得到的实验数据中可以看出,几何法估计精度与最小二乘解法相似。为了防止局部小目标运动对旋转运动估计的影响,本文采用一种均值筛选法。该方法能够有效去除存在小目标运动的局部位移估计,进一步减小了旋转运动估计的误差。通过对实际视频序列的处理,从仿真结果可以看出,进行局部位移估计有效性判断是非常有效和必要的。最后,论文在QUARTUSⅡ环境下对几何法的局部位移估计算法和角度计算算法进行了硬件仿真。仿真结果表明,局部位移估计只需要5ms。如果采用并行计算,进行实时的旋转运动估计是可以实现的。