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影象處理技術的新應用——視訊除震

       電子科技大學 格拉斯哥學院 2017級 丁子帆

       隨著手機行業的迅速發展,手機的拍攝功能正受到越來越多的關注,甚至晉升為諸多廠商博取眼球的當家花旦。但鑑於手機有限的硬體條件,若想使拍攝效果媲美專業攝影裝置,諸多技術難題仍有待攻克。視訊除震便是其中的一大主題。由於手機拍攝缺少支架等物理除震裝置,其拍攝環境(如運動的載具中)更是變化多端,所得視訊基本上均存在晃動、無規律搖擺等現象,使得拍攝質量大打折扣。普通手機使用者很少涉足專業攝影技術,因此若要普遍改善視訊震動問題,必須在數字影象處理上有所突破。

       在傳統的數碼攝影技術中,拍攝裝置在獲取目標視野後,通過影象變換建立二位陣列,再經由編碼壓縮、增強和復原等處理,獲取較為清晰的影象成果。但對於動態的攝像來說,上述簡單的處理顯然無法解決視訊震動問題。這就需要新的高階影象處理方法——影象分割。雖然視訊影像在不斷做無規則運動,但大多數情況下,視訊的中心與拍攝者希望記錄的目標是相接近的,只不過繞其做不規則運動。如果對逐個畫素的灰度值建模(如傅立葉變換獲取擬合函式),可能獲取某種類周期函式,再通過對整體影象不同部分畫素特徵的分析(如邊緣與中心),從而刪去邊緣非目標部分畫素,提取並固定中央有意義的特徵影象。然而高幀數的視訊除震必然會大大增加計算量,從而加重裝置的負擔,甚至致使目標無法實現。對此,優化建模方法、細化影象描述與識別等都是有效的改善方法。可惜的是,現在還沒有一種可以普遍運用的視訊除震方法,相關技術突破仍需時間的積澱。

       此外,除了民用方面,視訊除震有巨大的軍事運用潛力。對於軍用偵查與監視裝置來說,複雜的戰場環境必然會造成攝像的不穩定。因此,成熟的除震技術可以極好的提高影象質量,從而提高軍隊的偵查實力,甚至推動戰地機器人等科技的實戰運用。