چکیده
در این تز ، یک روش جدید در پایدارسازی مقاوم دیجیتالی سکانسهای ویدئو ارائه شد ه است. این روش شامل چهار مرحله اساسی زیر می باشد : 1- تخمین حرکت تصویر 2- تخمین پارامترهای حرکت دوربین 3- فیلترینگ حرکت و جداسازی حرکت های ناخواسته لرزش از حرکت های عمدی دوربین 4- جبران حرکت های ناخواسته در تصویر در قسمت تخمین حرکت از روشی استفاده شد ه است که در آن اولا بردارهای حرکت بدون خطا تخمین زده می شوند و درمقابل خطا کاملا مقاوم می باشند ثانیا در تخمین پارامترهای حرکت دوربین برای کاهش خطای اثر اختلاف عمق در تصویر، بلوک ها از قسمتهای از تصویر انتخاب می شوند که دارایی عمق متوسط و نزدیک به هم را دارند بنابراین میتوان در تخمین پارامترهای حرکت دوربین از یک مدل حرکت بین فریمی دوبعدی ساده شده استفاده نمود. در قسمت فیلترینگ حرکت از یک نوع فیلتر پائین گذری استفاده شده است که در آن شیفت فازی آن صفر می باشد.
با استفاده از این روش در پایدارسازی تصاویر ویدئو در صورتیکه حرکت های دوربین شامل حرکت های انتقالی و چرخشی تواما” با هم باشند و تصاویر شامل اختلاف عمق قابل توجه ای نیز باشد درست عمل کرده و کارائی لازم در حذف لرزشهای تصویر را دارد.
مروری بر مطالب فصلها
در فصل اول اشاره خواهیم داشت بر روشهای کلی پایدارسازی ویدئو و مروری خواهیم نمود بر تاریخچه و روشهای که تا کنون در پایدارسازی ویدئو ارائه شده است، اشکالات و محدویت های هرکدام مورد بررسی قرار خواهد گرفت و در پایان اصول کلی و مراحل مهم پایدارسازی ویدئو را ارائه خواهیم نمود.
در فصل دوم مدلسازی حرکت فریمی را خواهیم داشت و در آن حرکت دوربین و اثر آن بر روی تصویر را مدل خواهیم کرد و به یک مدل ساده شده دوبعدی خواه یم رسید بطوریکه با استفاده از این مدل قادر خواهیم بود میزان حرکت های دوربین را در جهت های مختلف بر اساس حرکت های پیکسل های متناظر در دو فریم متوالی تصویر را بدست آوریم.
در فصل سوم تخمین حرکت بر اساس روشهای تطبیق بلوکی که شامل روش های جستجوی سریع و جستجوی کامل می باشد ارائه شده است.
در فصل چهارم تخمین حرکت بر اساس روش ساختارهای هرمی نوضیح داده شده است که شامل الگوریتم های تولید ساختار هرمی و پایدارسازی آنها و همجنین الگوریتم ساختار بین هرمی پایدار می باشد.
در فصل پنجم تخمین حرکت بر اساس رو ش تطبیق بلوکی بر روی تصویر صفحه رمزگری شده بیتی اشاره شده است . که در آن در مورد تجزیه یک تصویر سیاه و سفید بصورت صفحه تک بیتی و صفحه رمزگری بیتی توضیحاتی داده می شود.
در فصل ششم به روشهای عددی برای محاسبه پارامترهای حرکت دوربین با استفاده از مدل حرکت بین فریمی اشاره خواهیم نمود.
در فصل هفتم روشهای کاهش و تشخیص خطا در تخمین بردارهای حرکت ارائه شده است و در این فصل به موضوعات مهمی از قبیل دلایل ایجاد خطا و فاکتورهای موثر در کاهش خطا اشاره شده است و همچنین به معیارهای اشاره خواهیم نمود که میتواند در تشخیص خطا استفاده شود.
در فصل هشتم به بحث فیلترینگ حرکت و جداسازی حرکت های ناخواسته از حرکت های عمدی در دوربین اشاره خواهیم نمود و فیلترهای مختلفی را مورد بررسی قرار خواهیم داد و نتایج شبیه سازی های انجام شده بر روی این فیلترها مورد بررسی قرار خواهند گرفت.
در فصل نهم به نتایج مهم این تحقیق اشاره خواهیم نمود و همچنین پیشنهاداتی را ارائه خواهیم کرد که میتواند برای ادامه ی کار مفید واقع شوند.
فهرست مطالب:
چکیده
مروری بر مطالب فصلها
مقدمه
فصل اول : آشنائی با مفاهیم و اصول پایدارسازی ویدئو
-1-1 مقدمه .................................................................................................................................................. 2
-2-1 روشهای کلی پایدارسازی ویدئو .................................................................................................... 3
-3-1 مروری بر تاریخچه و روشهای ارائه شده در پایدارسازی ویدئو .............................................. 4
-4-1 اصول کلی پایدارسازی ویدئو ......................................................................................................... 7
-5-1 حرکت دوربین در پایدارسازی ویدئو ........................................................................................... 8
-6-1 اختلاف عمق در تصاویر ویدئو ....................................................................................................... 8
-7-1 تخمین بردارهای حرکت ................................................................................................................ 9
-8-1 مدلسازی حرکت بین فریمی ....................................................................................................... 10
-9-1 فیلترینگ حرکت و جداسازی حرکت های ناخواسته از حرکت های عمدی .................... 11
-10-1 ارائه یک روش جدید در پایدارسازی ویدئو .............................................................................. 11
منابع و ماخذ ................................................................................................................................................. 12
فصل دوم : مدلسازی حرکت بین فریمی
-1-2 مقدمه .................................................................................................................................................. 14
فهرست مطالب
عنوان مطالب شماره صفحه
-2-2 مدلهای حرکت کلی (جامع) ........................................................................................................... 14
-3-2 ویژگی اساسی مدل ........................................................................................................................... 16
-4-2 مدل بر اساس جریان ........................................................................................................................ 19
-5-2 مدل حرکت بین فریمی ................................................................................................................... 21
-6-2 مدل حرکت افاین .............................................................................................................................. 23
-7-2 مدل حرکت دو و نیم بعدی ............................................................................................................ 25
28 ............................................................................................................................................. S -8-2 پارامتر
و میزان اختلاف عمق در تصاویر ویدئو .......................................... 29 S -9-2 اثبات رابطه بین پارامتر
منابع و ماخذ .................................................................................................................................................. 34
فصل سوم : تخمین بردار حرکت بر اساس روش تطبیق بلوکی
-1 مقدمه .................................................................................................................................................... 36 -3
-2 تطبیق بلوکی ....................................................................................................................................... 37 -3
-3 توابع خطا در تخمین حرکت ........................................................................................................... 39 -3
-4 تخمین حرکت با استفاده از روش جستجوی کامل .................................................................... 40 -3
-5 تخمین حرکت در پایدار سازی ویدئو ............................................................................................ 42 -3
-6 الگوریتم های تخمین حرکت جستجوی سریع ........................................................................... 43 -3
-1-6 الگوریتم جستجوی سه مرحله ای ............................................................................................. 44 -3
فهرست مطالب
عنوان مطالب شماره صفحه
-2-6 الگوریتم جستجوی سه متقاطع (صلیبی) ................................................................................ 45 -3
-3-6 الگوریتم جستجوی چهار مرحله ای .......................................................................................... 46 -3
-4-6 الگوریتم جستجوی لگاریتمی ..................................................................................................... 47 -3
-5-6 الگوریتم جستجوی گرادیان کاهشی ......................................................................................... 48 -3
49 .......................................................................... Conjugate Direction -6-6 الگوریتم جستجوی -3
50 ......................................................................................... On at a Time -7-6 الگوریتم جستجوی -3
منابع و ماخذ .................................................................................................................................................. 51
فصل چهارم : تخمین بردار حرکت بر اساس روش ساختار هرمی
-1 مقدمه .................................................................................................................................................. 53 -4
-2 تولید ساختار هرمی ........................................................................................................................... 54 -4
-3 پایدار سازی ساختار هرمی .............................................................................................................. 55 -4
-4 ساختار پیوند بین هرمی پایدار ....................................................................................................... 56 -4
منابع و ماخذ .................................................................................................................................................. 59
فصل پنجم : تخمین بردار حرکت با استفاده از تصویر صفحه رمزگری بیتی
-1 مقدمه ................................................................................................................................................... 61 -5
-2 تجزیه یک تصویر سیاه و سفید بصورت صفحه تک بیتی و صفحه رمزگری بیتی .............. 62 -5
فهرست مطالب
عنوان مطالب شماره صفحه
-3 تخمین حرکت بر اساس تطبیق کردن صفحه رمزگری شده بیتی ......................................... 64 -5
منابع و ماخذ .................................................................................................................................................. 67
فصل ششم : روشهای عددی برای تخمین پارامترهای حرکت
-1 روشهای عددی برای تخمین پارامترهای حرکت ........................................................................ 69 -6
-1-1 مدل دو و نیم بعدی حرکت دالی ............................................................................................... 69 -6
-2-1 مدل دو و نیم بعدی حرکت تراکینگ افقی ............................................................................. 70 -6
-3-1 مدل دو و نیم بعدی حرکت تراکینگ عمودی ........................................................................ 71 -6
-2 یک مثال عددی ................................................................................................................................ 73 -6
فصل هفتم : روشهای کاهش و تشخیص خطا در تخمین بردارهای حرکت
-1 مقدمه ................................................................................................................................................... 76 -7
-2 دلایل ایجاد خطا در تخمین بردارهای حرکت ............................................................................ 77 -7
-3 فاکتورهای موثر در کاهش خطا ..................................................................................................... 80 -7
-4 انتخاب مناسب ابعاد بلوک ............................................................................................................... 81 -7
-5 بیشترین جابجائی بلوکی در هر فریم ............................................................................................ 85 -7
-6 انتخاب مناسب اندازه پنجره جستجو ............................................................................................ 86 -7
-7 معیار ها و روشهای تشخیص خطا ................................................................................................. 89 -7
فهرست مطالب
عنوان مطالب شماره صفحه
-1-7 تشخیص خطا بر اساس عامل پراکندگی بردارهای حرکت .................................................. 89 -7
-1-1-7 شناسائی مرکز تجمع بردارهای ............................................................................................. 92 -7
-2-1-7 شناسائی مرکز تجمع بردارها براساس روش جستجوی کامل .......................................... 92 -7
-3-1-7 شناسائی مرکز تجمع بردارها براساس روش بردار میانه .................................................... 94 -7
-2-7 تشخیص خطا بر اساس عامل اختلاف عمق تصاویر .............................................................. 96 -7
1-2-7 یک مثال ....................................................................................................................................... 97 -7
-3-7 ترکیب روشهای تشخیص خطا بر اساس عامل پراکنده گی و اختلاف عمق ................. 100 -7
-8 تعیین بیشترین جابجائی بلوکی در هر فریم ............................................................................. 101 -7
-9 بررسی صحت بردارهای تخمین زده شده .................................................................................. 103 -7
-10 روش مقاوم در تخمین پارامترهای حرکت دوربین ............................................................... 105 -7
فصل هشتم : فیلترینگ و جداسازی حرکت های ناخواسته از عمدی
-1 مقدمه ................................................................................................................................................. 109 -8
-2 فیلترینگ حرکت ............................................................................................................................. 109 -8
-3 فیلترینگ حرکت با استفاده از فیلتر باتروث .............................................................................. 109 -8
-1-3 تابع تبدیل باتروث ....................................................................................................................... 109 -8
-2-3 خواص فیلتر باتروث .................................................................................................................... 110 -8
-3-3 اثبات خواص ................................................................................................................................. 111 -8
فهرست مطالب
عنوان مطالب شماره صفحه
-4-3 طراحی فیلتر پائین گذر باتروث ............................................................................................... 112 -8
-5-3 بررسی نتایج آزمایشی استفاده از فیلتر باتروث .................................................................... 113 -8
-4 فیلترینگ حرکت بر اساس یک قاعده فیزیکی .......................................................................... 115 -8
-1-4 طراحی فیلتر لخت بر اساس مدل دینامیکی ........................................................................ 116 -8
-2-4 بررسی نتایج آزمایشی استفاده از فیلتر لخت ........................................................................ 119 -8
-5 فیلترینگ حرکت با فاز صفر .......................................................................................................... 121 -8
-1-5 بررسی نتایج آزمایشی استفاده از فیلتر با فاز صفر .............................................................. 122 -8
-2-5 نتیجه گیری کلی ....................................................................................................................... 124 -8
منابع و ماخذ ................................................................................................................................................ 127
فصل : نهم نتایج و پیشنهادها
-1 مقدمه ................................................................................................................................................ 129 -9
-2 نتایج .................................................................................................................................................... 129 -9
-3 پیشنهادها .......................................................................................................................................... 131 -9
ضمیمه
MATLAB شبیه سازی های انجام شده با نرم افزار
واژه نامه انگلیسی- فارسی
منابع و ماخذ
پایان نامه ارشد برق پایدار سازی ویدئو VIDEO STABILIZATION
