增加直線約束的網格化2D相機運動估計算法
2020年信息技術與網絡安全第4期
楊濤，羅健欣，金鳳林
(中國人民解放軍陸軍工程大學 指揮控制工程學院，江蘇 南京 210007)
摘要： 相機運動估計是視頻穩像、視頻拼接等技術的關鍵環節。網格變形模型可以在一定程度上解決傳統的單個2D仿射或單應性變換模型難以處理的視差問題。在原CPW(Content Preserving Warping)算法的網格變形模型基礎上，添加直線保持約束，并根據特征點的分布和檢測出的直線結構特征，自適應地調整特征點約束、相似性約束和直線保持約束的權值。將三類約束均表示為二次項，利用稀疏線性系統求解得到網格化的相機運動路徑。根據算法估計的相機運動對圖像進行變形可以保持圖像中人眼較為敏感的直線結構不被破壞，直觀地提升了視覺效果，有效減少了圖像變形帶來的失真。
中圖分類號：TP391.41
文獻標識碼：A
DOI： 10.19358/j.issn.2096-5133.2020.04.007
引用格式：楊濤，羅健欣，金鳳林.增加直線約束的網格化2D相機運動估計算法［J］.信息技術與網絡安全，2020,39（4）：36-42.
文獻標識碼：A
DOI： 10.19358/j.issn.2096-5133.2020.04.007
引用格式：楊濤，羅健欣，金鳳林.增加直線約束的網格化2D相機運動估計算法［J］.信息技術與網絡安全，2020,39（4）：36-42.
2D mesh camera motion estimation algorithm with line preserving constraint
Yang Tao，Luo Jianxin，Jin Fenglin
(Command & Control Engineering College,Army Engineering University of PLA,Nanjing 210007,China)
Abstract： Camera motion estimation plays an important role in video stablization and stitching.To some extent,the mesh warping model can handle the problem of parallax,which is difficult for traditional 2D motion model with a single affine or homography matrix.A line preserving constraint is added to the CPW(Content Preserving Warping) algorithm,and the weight of the feature point constraint,similarity constraint and line preserving constraint are adaptively ajusted according to the distribution of feature points and the detected lines.Then three types of constraints are expressed as quadratic terms and the camera path is obtained by solving the sparse linear system.The algorithm keeps the linear structure,which is sensitive to human vision when warping image according to the estimated camera motion.As a result,the perceptual visual effect is improved,and the distortion caused by image warping is reduced.
Key words : mesh warping;camera motion estimation;line preserving
0 引言
隨著數碼相機與攝像頭的普及并應用于手機、無人機等各種移動平臺，移動場景下拍攝的視頻成為了網絡中最活躍的媒體形式之一。然而移動平臺下捕捉的視頻通常會在人們所預期的運動之上存在一定程度的抖動甚至旋轉變形，這就需要人為對相機的運動進行區分和過濾，數字視頻穩像(Digital Video Stablization，DVS) 就是完成這樣的工作。相機運動估計是視頻穩像中的一個基礎環節，完成對相機運動路徑的估計之后就可以通過濾波、曲線擬合等方式對其進行運動補償，最后進行適當的圖像修補和變形，從而達到視頻穩像的效果。
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作者信息：
楊濤，羅健欣，金鳳林
(中國人民解放軍陸軍工程大學 指揮控制工程學院，江蘇 南京 210007)
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