基于改进的块匹配算法的数字视频稳像方法

摘要

本发明涉及数字视频稳像方法，针对现有视频稳像中块匹配算法会有累计误差、对于运动模糊等情况处理不好的缺点，本发明旨在提出一种基于改进的块匹配算法的数字视频稳像方法，步骤如下：(1)选取特征丰富的匹配块；(2)运行KCF目标跟踪算法，判断画面变化大小；(3)根据第(2)步得到的结果，计算当前帧中所有匹配块左上角坐标与参考帧中对应匹配块左上角坐标的差值；(4)重复步骤(2)和(3)，直到视频结束。本发明主要应用于数字视频稳像。

主权项

一种基于改进的块匹配算法的数字视频稳像方法，其特征是，步骤如下：(1)在第一帧同时也是参考帧中，在图像中心区域的不同位置，选取特征丰富的匹配块，同时，用于后续跟踪的核相关滤波KCF(Kernelized Correlation Filters)算法提取出这些匹配块的特征，用于跟踪；(2)对于第二帧，使用块匹配算法计算出上一帧中匹配块在当前帧的新的位置；接下来运行KCF目标跟踪算法，将KCF的跟踪区域更新为之前块匹配算法得到的新位置，然后在该新位置上进行跟踪计算，如果跟踪算法得到的位置与参考帧同一个匹配块位置偏差较大，则说明当前帧与参考帧差别比较大，也就是画面变化较大；(3)根据第(2)步得到的结果，计算当前帧中所有匹配块左上角坐标与参考帧中对应匹配块左上角坐标的差值，公式如下：$\left(\begin{array}{c}\Delta X_i\\ \Delta Y_i\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}cur{x}_i\\ {\mathrm{cury}}_i\end{array}\right)-\left(\begin{array}{c}ref{x}_i\\ {\mathrm{refy}}_i\end{array}\right)$表示当前帧匹配块左上角的坐标值，表示参考帧匹配块左上角的坐标值，表示当前帧与参考帧对于匹配块左上角坐标的差值，然后对这些差值的求平均值，公式如下：$\left(\begin{array}{c}\bar{x}\\ \bar{y}\end{array}\right)=\frac{1}{N}\left(\begin{array}{c}{\Sigma }_i\Delta X\\ {\Sigma }_i{\mathrm{\Delta Y}}_i\end{array}\right)$表示x方向和y方向当前帧与参考帧对于匹配块左上角坐标的差值的平均值，N表示匹配块的数量；采用稳像后裁剪的方式，故设置裁剪方式为上下左右各裁剪T个像素，当差值和的绝对值均小于T像素时，采用直接完全补偿方式，即将当前帧在x方向和y方向反向移动和距离，然后将该图像上下左右各裁掉T像素，形成稳像画面；当或者的绝对值大于T时，说明画面变化较大，则在当前帧重新提取特征丰富的匹配块，用于下一帧块匹配搜索，同时，将当前帧设置为参考帧，补偿方式变为只反向补偿T像素，超出部分不再补偿；(4)重复步骤(2)和(3)，直到视频结束。