基于多元灰度投影的无人艇电子稳像方法

胡建祥，侯毅男

(32381部队,北京 100072)

0 引言

视觉设备凭借其信息直观、廉价等优点，被广泛应用于无人艇感知系统中，并在监控、侦察、巡逻等任务中发挥重要作用[1-4]。

无人艇在航行过程中，水面波浪和艇自身姿态变化会造成艇载视觉设备获得的视频存在高频抖动问题，不仅使观察者视觉疲劳，也影响后续目标跟踪等任务的速度和精度，因此需要引入电子稳像来对视频进行预处理。

针对水面特殊环境，文中提出了一种基于多元灰度投影的无人艇电子稳像方法，通过对图像进行差分灰度投影、环投影和圆投影操作，估计出平移、缩放和旋转量并进行补偿，其优点在于：3次投影即可估计出相对运动，速度极快；投影方法受大面积无意义纹理的影响小，稳定性好。试验表明，文中方法速度快、精度高、稳定性好，极大改善了无人艇水面视频的视觉效果。

1 基于多元灰度投影的运动估计方法

基于多元灰度投影的运动估计方法包括基于差分灰度投影的平移估计、基于环投影的缩放估计和基于圆投影的旋转估计，在缩放估计和旋转估计前，需要先对齐相邻帧的环投影和圆投影的投影中心，而缩放估计和旋转估计的先后顺序对于估计结果没有影响，这里按上述组成模块依次进行估计。

1.1 基于差分灰度投影的平移估计

对于尺寸为M×N的目标帧I0(x,y)和参考帧I1(x,y)，水平偏移量求解步骤为：

步骤1：采用式(1)求取相邻两帧的列差分灰度投影，C0(x)和C1(x)分别为目标帧和参考帧第x列的投影。……