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1、本科生毕业设计论文开题报告题 目：视频图像防抖动技术研究院 系 电子信息与通信学院专业班级 电信姓 名学 号指导教师2015 年 3 月一、课题来源、目的、意义随着以微电子技术为代表的信息产业的飞速发展，家用摄像机和手持视觉通 讯设备等家用摄像电子产品的应用越来越普及。摄像系统用于实现光电监测、目 标跟踪、侦察等任务时，要求输出的视频图像具有较好的稳定性和较高的实时性。 在视频拍摄的过程中由于手部抖动等原因使摄像机存在不一致的运动噪声而造 成视频序列的抖动和模糊就叫做视频抖动。为了消除这些抖动，需要提取摄像机 的真实全局运动参数，然后采用合适的变换技术补偿摄像机的运动，使视频画面 流畅而稳定，
2、这项技术通常称为视频防抖或者视频稳定。随着无线技术上的进步, 无线视频通信设备正在开发引进集成视频图像稳定系统以便在传输之前获得稳 定的序列。支持视觉交互的手持无线通信设备很可能将很快被提供在家用电子产 品市场,而且数字图像稳定系统必然是这些系统不可或缺的组成部分来稳定由于 设备不稳定造成的图像波动。视频图像防抖动技术的研究可以提供输出稳定性更 好和实时性更高的视频图像，使视频画面流畅而稳定，从而充分提高用户的使用 体验。这项技术的应用领域不仅仅限定在家用市场，而且也包含车载监控，航拍， 军事等领域。因此，本课题的研究将具有广泛的应用前景和重要的实用意义。二、国内外研究现况及发展趋势视频图像防
3、抖动技术是数字视频图像编码和压缩技术的延伸，是一种使视频 画面流畅而稳定的数字图像稳定技术,并且由于其应用范围广泛，已成为研究与 应用的热点。第一种方法是基于条件推理的自动对焦技术。基于条件推理的自动对焦（AF）系 统，有两个部分组成，一个是爬山算法MCS模块，另一个是条件推理模块。 首先，已知基于爬山算法的系统的性能受限于外部物理干扰。然后，对于条件推 理方法，可以用一个由包含在图像信号中的外部干扰成分构成的像平面来描述。 优化的具有很高的干扰免疫性和通过条件推理方法来控制适应性的自动对焦（AF系统，适用于各种不可预测的条件和干扰下正常工作。第二种方法是基于子图像相位相关的全局运动估计和基于
4、卡尔曼滤波的运动修 正的数字图像稳定。全局运动是基于四个子图像的局部运动来估计的，而其中的 每一幅子图像又是使用基于运动估计的相位相关来检测的。全局运动矢量不是由 公平中值滤波而是由子图像相位相关面的峰值决定。子图像相位相关面峰值显示 可靠的局部运动矢量，作为不良匹配的子图像由于传播导致在相位相关外表产生 相当低的峰值。利用子图像可以快速实现基于运动估计的相位相关。图像帧的全 局运动矢量累积是为了得到全局位移矢量，这是卡尔曼滤波稳定技术。图1典型的用于局部运动估计的子图像位置还有一种方法是基于位平面匹配(BPM )的数字图像稳定(DIS)技术。此系统使 用从视频序列提取出一阶位平面执行运动估计
5、。这种运动估计技术只使用布尔函 数，能够实现显著减少计算复杂度的工作，同时保持运动估计的准确性。为了快速、有效的实现数字图像稳定过程，有人提出了一种适用于多种环境下的 新的最正确运动估计算法。在该算法中，扩展了称为HDTM(分层分布式模板匹配) 的原来的快速模板匹配方法。这种方法在各种各样的干扰下，快速和有效的利用 必不可少的参考块进行运动估计。然后，利用被选定的块的运动矢量使用LMedS 最小平方中值定理方法来分割某些区域，淘汰不支持估计的运动参数的块。视频图像防抖动技术的研究在这里主要表达在两个方面，一个是在获取视频 图像之前的自动对焦与图像稳定技术的研究，一个是在得到视频图像后的基于图
6、像帧序列的运动估计与修正补偿。在此次技术研究设计中，会参照前一种视频图 像防抖动技术的基本原理来设计数字图像稳像系统，但主要还是倾向于后一种技 术，力争实现相对最优的使视频画面流畅而稳定的数字图像稳定技术。三、预计到达的目标、关键理论和技术、主要研究内容、完成课题的方案及主要措施课题研究的主要内容及目标在视频图像防抖动技术研究中，选择合适的运动估计和匹配算法是第一步， 也是很重要的一步。如果选择不合适，就会有效果不好、实时性差等问题。本课 题针对当前的几种数字图像稳定技术,仔细研究了它们各自的优缺点及适用环境 并加以改进，然后用 Matlab 编写程序代码来具体实现。最后会用一组具体的实 验检
7、验算法的可靠性并对结果进行分析得出结论。关键理论及技术本课题研究涉及到图像和视频处理基本原理和方法，电脑仿真模拟等多个领 域的知识，用到的关键理论和技术主要有：视频图像帧之间的运动估计与修正补偿。以及基于子图像相位相关的全局运 动估计和基于位平面的匹配的数字图像稳定技术。Matlab强大的模拟仿真功能。利用Matlab强大的模拟仿真功能，可以对我们设计的视频图像防抖动算法进行仿真模拟，从而验证算法的可靠性并得出结 论。完成课题的方案及主要措施首先，我会大量阅读有关视频图像防抖动和图像视频处理基本原理的中英文 文献资料，从理论上了解和认识图像和视频处理基本原理和方法，熟悉有关视频 图像防抖动技术
8、的内容。然后查阅相关书籍，熟悉如何用 Matlab 实现算法和仿 真。在做了这些准备工作之后开始研究当前的一些视频图像防抖动技术的算法， 并加以改进，用 Matlab 仿真实现。最后将实验结果作具体分析，得出结论。预计可能遇到的困难及主要措施找到相对最优的视频图像防抖动技术的算法的研究是一项十分困难的工作, 而且目前提出的防抖动技术算法很多，要想进一步改进优化非常困难。另外，对 Matlab 实现相应的算法也可能会遇到一定的困难，所以也需要加强这方面知识的学习和积累。四、课题研究进度安排1. 课题进度计划12014年12月2015年2月，阅读相关的中英文参考资料，了解图像和视 频处理基本原理和
9、方法以及视频图像防抖动技术的相关内容，完成外文翻译。通 过与课题相关的外文翻译工作，熟悉专业词汇，为撰写论文时查阅外文参考资料 作铺垫。22015年3月上旬，完成开题报告。通过阅读与视频图像防抖动技术相关的中 英文资料，了解视频图像防抖动技术的国内外研究现状，阐述课题的目的，意义， 分析课题研究的可行性，设计出完整的课题研究方案，并提出可能遇到的困难及 解决方法。32015年3月中旬2015年5月上旬，研究视频图像防抖动技术的具体算法， 编写实现算法的程序代码，并通过具体实验检验算法的可靠性和准确性，分析实 验结果，得出结论。42015年5月中旬2015年6月上旬，撰写毕业设计论文，完成毕业设
10、计总 结和论文答辩。2.课题组成员及分工姓名职称分工副教授指导老师本科生视频图像防抖动技术研究五、主要参考文献1. 何东健，数字图像处理二Digital Image Processing西安电子科技大学出 版社，20032. 余成波，数字图像处理及MATLAB实现重庆大学出版社，20033. K. Ooi, K. Izumi, M. Nozaki, and I. Takeda, “An Advanced AutoOcus System for Video Camera using Quasi Condition Reasoning,” IEEETrans.on Consumer Electro
11、nics, vol. 36, pp. 526 - 529, Aug. 19904. ErturkS.Digitalimagestabilizationwithsub-imagephasecorrelation based global motion estimationJ. IEEE Trans. Consumer Electron., 2003, 49(4): 1320-13255. KO S J,LEE S H,LEEK H.Digitalimage stabilizingalgorithms based on bit-plane matchingJ. IEEE T. Consu. Ele
12、ctr.,1998,44(3):617-6226.Okuda H, Hashimoto M, Sumi K, et al. Optimum motion estimation algorithm for fast and robust digital image stabilizationJ. IEEE Transactions on Consumer Electronics, 2006, 52(1): 276-280.华中科技大学本科生毕业设计论文开题报告评审表学号指导教师院系专业指导教师评语1. 学生前期表现情况。2. 是否具备开始设计论文条件？是否同意开始设计论文？3. 不足及建议。指导教师签名：年月日教研室系、所或开题报告答辩小组审核意见教研室系、所或开题报告答辩小组负责人签名：年月日
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