一種基于光流法的圖像對齊的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于光流法的圖像對齊的方法及其應(yīng) 用該方法的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有技術(shù)中，圖像對齊都是使用特征點(diǎn)來進(jìn)行對齊的，性能比較差，而且對齊效果 也差。光流是一種簡單實(shí)用的圖像運(yùn)動(dòng)的表達(dá)方式，光流的研究是利用圖像序列中的像素 強(qiáng)度數(shù)據(jù)的時(shí)域變化和相關(guān)性來確定各自像素位置的"運(yùn)動(dòng)"，即研究圖像灰度在時(shí)間上的 變化與景象中物體結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。光流計(jì)算方法大致可分為三類：基于匹配的方法、 頻域的方法和梯度的方法。
[0003] (1)基于匹配的光流計(jì)算方法包括基于特征和基于區(qū)域兩種?；谔卣鞯姆椒ú?斷地對目標(biāo)主要特征進(jìn)行定位和跟蹤，對大目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)和亮度變化具有魯棒性。存在的問 題是光流通常很稀疏，而且特征提取和精確匹配也十分困難?；趨^(qū)域的方法先對類似的 區(qū)域進(jìn)行定位，然后通過相似區(qū)域的位移計(jì)算光流。這種方法在視頻編碼中得到了廣泛的 應(yīng)用。然而，它計(jì)算的光流仍不稠密。
[0004] (2)基于頻域的方法，也稱為基于能量的方法，利用速度可調(diào)的濾波組輸出頻率或 相位信息。雖然能獲得高精度的初始光流估計(jì)，但往往涉及復(fù)雜的計(jì)算。另外，進(jìn)行可靠性 評價(jià)也十分困難。
[0005] (3)基于梯度的方法利用圖像序列亮度的時(shí)空微分計(jì)算2D速度場（光流）。由于 計(jì)算簡單和較好的效果，基于梯度的方法得到了廣泛的研究。雖然很多基于梯度的光流估 計(jì)方法取得了較好的光流估計(jì)，但由于在計(jì)算光流時(shí)涉及到可調(diào)參數(shù)的人工選取、可靠性 評價(jià)因子的選擇困難，以及預(yù)處理對光流計(jì)算結(jié)果的影響，少量幀中噪聲的存在以及圖像 采集地過程中形成的頻譜混疊都將嚴(yán)重影響基于梯度的方法的結(jié)果精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明為解決上述問題，提供了一種基于光流法的圖像對齊的方法和裝置，其通 過結(jié)合光流法以及重采樣的方案實(shí)現(xiàn)圖像的快速而有效的對齊處理。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0008] -種基于光流法的圖像對齊的方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0009]10.對待處理圖像和對比圖像分別進(jìn)行縮小處理和灰度處理，得到縮小的待處理 灰度圖像和對比灰度圖像；
[0010] 20.對縮小的待處理灰度圖像基于對比灰度圖像進(jìn)行光流法計(jì)算，得到待處理灰 度圖像的偏移值；
[0011]30.根據(jù)縮小處理時(shí)的縮放比例以及所得到的待處理圖像的偏移值，對待處理圖 像重新賦值進(jìn)行對齊處理，計(jì)算對齊后的待處理圖像上每個(gè)像素點(diǎn)的顏色值，得到對齊圖 像。
[0012] 優(yōu)選的，所述步驟10中的縮小處理，主要是采用雙線性內(nèi)插法算法或者三次卷積 法內(nèi)插算法進(jìn)行處理。
[0013] 優(yōu)選的，所述步驟10中的灰度處理的計(jì)算公式為：
[0014]GRAY= 0. 299*RED+0. 587*GREEN+0. 114*BLUE；
[0015] 或者
[0016]GRAY= (RED*306+GREEN*601+BLUE*117+512)/1024;
[0017]其中，GRAY為待處理灰度圖像或?qū)Ρ然叶葓D像的當(dāng)前像素點(diǎn)的灰度值；RED、GREEN、BLUE分別為待處理圖像或?qū)Ρ葓D像的當(dāng)前像素點(diǎn)的紅、綠、藍(lán)通道的顏色值。
[0018] 優(yōu)選的，所述步驟20中對縮小的待處理灰度圖像基于對比灰度圖像進(jìn)行光流法 計(jì)算，得到待處理灰度圖像的偏移值，進(jìn)一步包括以下步驟：
[0019] 21.對待處理灰度圖像中的每個(gè)像素點(diǎn)賦予一個(gè)速度矢量，形成光流矢量；
[0020] 22.根據(jù)各個(gè)像素點(diǎn)的速度矢量特征，對待處理灰度圖像進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，如果待處 理灰度圖像中沒有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，則光流矢量在整個(gè)圖像區(qū)域是連續(xù)變化的；當(dāng)待處理灰度圖 像中有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)時(shí)，目標(biāo)和對比灰度圖像的對應(yīng)位置像素點(diǎn)存在著相對運(yùn)動(dòng)；
[0021] 23.根據(jù)待處理灰度圖像中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)所形成的速度矢量與對比灰度圖像的對應(yīng) 位置像素點(diǎn)的速度矢量的偏移，得到待處理灰度圖像的偏移值，并計(jì)算出運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的位置。
[0022] 優(yōu)選的，所述步驟30中根據(jù)縮小處理時(shí)的縮放比例以及所得到的待處理圖像的 偏移值，對待處理圖像重新賦值進(jìn)行對齊處理，其對齊后的坐標(biāo)值的計(jì)算方法為：
[0023]px=x+u/rat；
[0024]py=y+v/rat；
[0025] 其中，x、y為待處理圖像上當(dāng)前像素點(diǎn)的初始坐標(biāo)值；px、py為待處理圖像對齊后 的對應(yīng)像素點(diǎn)的對齊坐標(biāo)值；rat為縮放比例；u、v為待處理灰度圖像經(jīng)過光流法得到的偏 移值。
[0026] 優(yōu)選的，所述步驟30中計(jì)算對齊后的待處理圖像上每個(gè)像素點(diǎn)的顏色值，主要利 用計(jì)算得到的待處理圖像對齊后的對應(yīng)像素點(diǎn)的對齊坐標(biāo)值，并根據(jù)該對齊坐標(biāo)值與該像 素點(diǎn)的周圍像素點(diǎn)進(jìn)行插值計(jì)算，得到對齊后的待處理圖像的對應(yīng)像素點(diǎn)的顏色值，從而 得到對齊圖像。
[0027] 另外，本發(fā)明還提供了一種采用上述基于光流法的圖像對齊方法的裝置，其特征 在于，其包括：
[0028] 縮小處理單元，對待處理圖像和對比圖像分別進(jìn)行縮小處理；
[0029] 灰度處理單元，對待處理圖像和對比圖像分別進(jìn)行灰度處理，
[0030] 光流分析單元，對縮小處理和灰度處理后的縮小的待處理灰度圖像基于對比灰度 圖像進(jìn)行光流法計(jì)算，得到待處理灰度圖像的偏移值；
[0031] 對齊處理單元，根據(jù)縮小處理時(shí)的縮放比例以及所得到的待處理圖像的偏移值， 對待處理圖像重新賦值進(jìn)行對齊處理，計(jì)算對齊后的待處理圖像上每個(gè)像素點(diǎn)的顏色值， 得到對齊圖像。
[0032] 本發(fā)明的有益效果是：
[0033] 本發(fā)明的一種基于光流法的圖像對齊的方法和裝置，其通過對待處理圖像和對比 圖像分別進(jìn)行縮小處理和灰度處理，得到縮小的待處理灰度圖像和對比灰度圖像，并進(jìn)一 步對縮小的待處理灰度圖像基于縮小的對比灰度圖像進(jìn)行光流法計(jì)算得到待處理灰度圖 像的偏移值，最后根據(jù)縮小處理時(shí)的縮放比例以及所得到的待處理圖像的偏移值，對待處 理圖像重新賦值進(jìn)行對齊處理，計(jì)算對齊后的待處理圖像上每個(gè)像素點(diǎn)的顏色值，得到對 齊圖像；不僅能夠提高光流處理的性能，同時(shí)保證處理后的對齊圖像的畫質(zhì)較好，并且，其 無需對整個(gè)待處理圖像進(jìn)行對齊處理，而是僅對待處理圖像的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，進(jìn)一步加快了處 理速度，實(shí)現(xiàn)圖像的快速而有效的對齊處理。
【附圖說明】
[0034] 此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā) 明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：
[0035] 圖1為本發(fā)明一種基于光流法的圖像對齊的方法的流程簡圖；
[0036] 圖2為本發(fā)明一種基于光流法的圖像對齊的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037] 圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的待處理圖像H(x，y)的示意圖；
[0038] 圖4為本發(fā)明一實(shí)施例的對比圖像I(X，y)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 為了使本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚、明白，以下結(jié) 合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用 以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0040] 如圖1所示，本發(fā)明的一種基于光流法的圖像對齊的方法，其包括以下步驟：
[0041] 10.對待處理圖像和對比圖像分別進(jìn)行縮小處理和灰度處理，得到縮小的待處理 灰度圖像和對比灰度圖像；
[0042] 20.對縮小的待處理灰度圖像基于對比灰度圖像進(jìn)行光流法計(jì)算，得到待處理灰 度圖像的偏移值；
[0043] 30.根據(jù)縮小處理時(shí)的縮放比例以及所得到的待處理圖像的偏移值，對待處理圖 像重新賦值進(jìn)行對齊處理，計(jì)算對齊后的待處理圖像上每