基于TMS320C642電子穩像算法的實(shí)現

摘要：介紹了一種解決視頻圖像抖動(dòng)問(wèn)題的電子穩像方法，系統利用灰度投影算法和德州儀器公司的定點(diǎn)數字信號處理器芯片TMS320DM642實(shí)現電子穩像。文中提出了電子穩像性能的基本要求，介紹了穩像的基本原理，根據要求選擇了穩像算法，從而設計了系統的硬件框圖，并完成了算法的仿真。實(shí)驗結果表明，該算法穩效果好，且達到準確性要求。
關(guān)鍵詞：電子穩像；灰度投影算法；數字信號處理器

電子穩像集合了計算機、數字圖像處理和數字信號處理等技術(shù)為一體的新一代實(shí)現圖像序列穩定的綜合性技術(shù)。實(shí)時(shí)性和準確性是衡量電子穩像系統的兩個(gè)重要指標。因此，電子穩像算法要體現其優(yōu)越性，就要滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性和準確性。

1 基于灰度投影的電子穩像算法
1．1 電子穩像基本原理
電子穩像(Electronic Image Stabilization，EIS)是集電子技術(shù)、計算機、數字信號處理、視頻圖像處理等為一體的實(shí)現數字圖像序列穩定的技術(shù)。電子穩像技術(shù)中最基本的是像移補償技術(shù)是直接從像面上通過(guò)檢測參考圖像和被比較圖像的運動(dòng)矢量，然后利用算法進(jìn)行補償的技術(shù)。穩像的基本原理：(1)根據圖像序列或視頻的各種信息進(jìn)行局部運動(dòng)估計。(2)進(jìn)行全局運動(dòng)估計。(3)經(jīng)過(guò)運動(dòng)估計后取得運動(dòng)參數，然后進(jìn)行綜合評價(jià)。(4)根據綜合評價(jià)的結果進(jìn)行運動(dòng)補償，并最終取得穩定的輸出序列。由此可知，獲得圖像的全局運動(dòng)矢量是電子穩像的前提條件?；玖鞒倘鐖D1所示。對于全局運動(dòng)矢量可以通過(guò)灰度投影算法獲得。

1．2 灰度投影算法
灰度投影算法(Projection Algorithm，PA)是利用圖像灰度分布變化的特點(diǎn)得到圖像幀間運動(dòng)矢量。對于灰度細節豐富、直方圖無(wú)明顯特征、對比度差的圖像難以識別特征量，尋找特征量不僅無(wú)法保證所需的穩像精度，更難以滿(mǎn)足穩像的實(shí)時(shí)性要求。針對此種圖像序列，用灰度投影法來(lái)實(shí)現圖像運動(dòng)矢量的準確獲取，從而達到穩定圖像序列的目的。視頻圖像序列是圖像的灰度發(fā)生變化的圖像序列，各種運動(dòng)矢量估計算法均是以灰度變化為依據。投影算法能充分利用圖像的灰度變化這一特點(diǎn)，較準確地估計出圖像的運動(dòng)矢量。此算法的優(yōu)點(diǎn)是：灰度曲線(xiàn)匹配速度快，從而提高了穩像速度，適用于圖像照度變化導致的灰度變化的情況?；叶韧队八惴ㄊ菍?shí)現只含平移運動(dòng)或旋轉運動(dòng)較小的圖像序列電子穩像的較理想算法。
(1)灰度映射。
灰度映射就是把每一幀輸入的初始的二維圖像信息映射成為兩個(gè)獨立的一維波形，如下為列投影的映射方法

式(1)～式(3)中，Colk(j)為第k幀圖像第j列的灰度值；Curk(i，j)是第k幀圖像上(i，j)位置上的像素值；NC是列數，ColProjk(j)是第k幀圖像第j列修正后的投影值。行方向灰度投影映射的算法可以同理推出。