● 摘要
数字稳像系统由于具有精度高、功耗低，灵活性强等优点，在军事和民用领域具有广阔的应用前景。本文针对数字稳像技术中全局运动估计和运动校正这两个关键技术环节进行了深入研究。在全局运动估计部分，本文研究了基于相位相关性的频域运动估计方法，分析了相位相关方法的主要特点，比较了不同参考帧选择策略对相位相关方法准确性的影响，得出了较优的参考帧选择策略。亚像素相位相关估计能够显著改善图像稳定质量，但传统亚像素扩展过程会造成计算和存储负担的急剧增加，严重影响系统的实时处理能力。本文提出了一种基于相位相关性的快速亚像素运动估计方法。该方法无需进行亚像素图像插值，可以利用整像素相位相关方法估计时的中间结果，直接计算出亚像素全局运动矢量。相对于传统亚像素相位相关方法而言，本文算法在2的K次方分之一精度下运动估计过程计算量下降8的K次方减一倍，存储开销下降4的K次方减一倍。干扰相位是影响相位相关方法准确性的重要因素，为克服干扰相位的影响，本文提出了一种干扰抑制方法。通过该方法能够较好地对干扰相位进行抑制，提高亚像素运动估计的准确性。运动校正部分，为了满足帧位置平滑法对低通滤波过程实时性和准确性的要求，本文引入了基于卡尔曼滤波的帧位置平滑过程。利用该过程和文中给出的滤波器参数，能够实现较为准确的实时帧位置平滑。