基于灰度编码位平面匹配移动机器人视觉稳像算法(2)

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1.2 稳像技术的发展状况

稳像技术大致可分为光学稳像技术[3]、机械稳像技术[4]、电子稳像技术[5-7]三类。

1.2.1 光学稳像技术

光学稳像是利用CCD光敏元件或特殊镜头组的结构，尽可能的降低使用者由于晃动而产生的图像的不稳定。

CCD传感器的原理为：把CCD安装在一个可以在一定范围移动的载体上，传感器将探测到的相机的偏移方向和偏移幅度送入处理器并进行处理运算，从而计算得到可以补偿晃动的偏移量来改变CCD的位置和角度实现稳像。

特殊镜头稳像的原理为：镜头组通过内置传感器将探测到的移动量送入处理器，处理器计算出应该补偿的偏移量，通过补偿镜头组的偏移量，使光路维持稳定。

虽然光学稳像不需要稳定整个成像装置，因此可以降低成像系统的质量要求。但光学稳像系统制造工艺复杂、成本昂贵。源:自~751-·论`文'网·www.751com.cn/

1.2.2 机械稳像技术

机械稳像的方法就是通过稳定平台来补偿成像系统的相对运动，从而实现稳像目的。这种基于稳定平台的机械稳像方法实质上是通过惯性传感器测得姿态角的变化量，对其输出信号进行放大后，驱动电机来调整成像设备或反射镜的稳定，从而获得清晰、稳定的图像序列。机械稳像技术又可以根据消除稳像误差方法的不同分为一级和二级稳定两种。其中，一级稳定方法又称为整体稳定方法，其采用框架系统作为稳定平台，且主要依靠稳定这个框架系统来实现稳像，因此其受到的外界扰动较多，误差也随之较大，主要误差来源有两方面：摩擦力矩误差、不平衡力矩误差、风力矩误差；陀螺仪的漂移误差、陀螺仪的信噪比误差、CCD 的视轴安装误差、A/D 电子线路误差等传感器自身的误差。二级稳定方法则是在一级稳定方法的基础上，结合反射镜、棱镜系统来实现精调，从而达到较高的稳像精度。

1.2.3 电子稳像技术

20世纪80年代电子稳像技术被提出，它是随着计算机科学、电子科学、数字图像处理技术的发展而逐渐发展起来的一类新型的图像稳定技术。它不仅可以用于稳像系统，也可以用于目标跟踪系统等需要计算补偿偏移量的系统中。电子稳像的基本原理为：利用算法程序读取图像序列，通过对图像序列的处理，寻找出运动矢量并计算出当前帧与参考帧之间的偏移量，通过补偿当前帧，达到当前帧与参考帧保持基本相同的目的。

在国外： 20世纪80年代中期，美国为了寻求可以替代导弹制导系统中造价高昂的机械稳定平台，开始尝试开发电子稳像系统。在实验以后，得到了良好的稳像效果。90年代，美国和加拿大等西方国家把电子稳像技术应用到监视系统、导航系统、目标跟踪、侦察系统等系统中，并基本满足稳像的实时性。并可以通过稳像技术实现图像的拼接从而获得全景图。目前，美国、法国、俄罗斯、英国、以色列等技术发达国家都对电子稳像系统进行了深入的研究，日本、韩国对在家用摄录机图像稳定技术进行了研究和开发。电子稳像技术正向小型化、实时性、高精度的方向发展。

在国内：中国的电子稳像技术的研究与西方国家相比起步较晚。1999年中国科学院长春光机所才第一次对电子稳像技术的原理和应用进行了探索。随着电子稳像技术应用范围的扩大，一些高校也开始对电子稳像技术进行了研究。如北京理工大学光电工程系、清华大学、北京大学、中国科技大学等在稳像系统的硬件结构和软件算法方面进行了研究。近些年，通过广大研究人员的努力，对各种稳像算法进行了改进，使国内电子稳像技术的研究日渐成熟。文献综述