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执法记录仪防抖算法研究
2023年电子技术应用第4期
赵国辉,陈军,郑海涛,方吉庆,丁玲
(杭州海康威视数字技术股份有限公司,浙江 杭州310051)
摘要:执法记录仪在执法过程中起到关键性的取证作用,但是由于随身佩戴,录制的视频晃动严重,影响后续的查看和处理。为提高执法记录仪的防抖效果,提出两轴机械防抖和视频防抖相结合的方案。同时,为提升执法记录仪在复杂环境下防抖效果的稳定性,提出一种动态校准的方案;为解决限位碰撞带来的姿态解析失真问题,提出一种快速恢复方案。
中图分类号:TP391
文献标志码:A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.222925
中文引用格式:赵国辉,陈军,郑海涛,等. 执法记录仪防抖算法研究[J]. 电子技术应用,2023,49(4):98-104.
英文引用格式:Zhao Guohui,Chen Jun,Zheng Haitao,et al. Research on anti-shake algorithm of portable recording equipment for law enforcement[J]. Application of Electronic Technique,2023,49(4):98-104.
Research on anti-shake algorithm of portable recording equipment for law enforcement
Zhao Guohui,Chen Jun,Zheng Haitao,Fang Jiqing,Ding Ling
(Hangzhou Hikvision Digital Technology Co.,Ltd., Hangzhou 310051, China)
Abstract:Portable recording equipment for law enforcement plays a key role in the law enforcement process of evidence, but because it is worn on the body, the recorded video shakes seriously, which affects the subsequent viewing and processing. In order to improve the anti-shake effect of portable recording equipment for law enforcement, a scheme combining two-axis mechanical anti-shake and video anti-shake was proposed. At the same time, a dynamic calibration scheme was proposed to improve the stability of anti-shaking effect of law enforcement instrument in complex environment. In order to solve the IMU data distortion problem caused by the restriction of collision to the two-axis mechanical anti-shake of the instrument, a fast recovery scheme was proposed.
Key words :shake stabilization gimbal;portable recording equipment for law enforcement;mechanical stabilization;video stabilization;dynamic calibration;attitude recovery

0 引言

随着计算机技术、机电伺服技术、计算机视觉技术的快速发展,云台防抖系统在手持、无人机等设备上得到了广泛应用。针对云台防抖优化主要有改进云台结构和优化控制算法两个方面,从改进结构角度:文献[1]提出双处理器共同控制的两轴云台稳像控制系统,通过四元数姿态解算法、模糊PID和三阶Hermitec插值降速曲线,实现云台自稳定和运动控制;文献[2]基于闭环控制原理,综合3D打印、微控制、微机电系统等技术,开发出具有主动防抖功能的4自由度手持式云台稳定器,有效抵偿一定限度内的机械抖动;文献[3]从云台材料选择、主体结构的设计和装配、云台的承载位置和载荷的施加等方面进行了研究,提出了一种以多旋翼无人机为搭载平台的小型三轴对称稳定云台的设计方案,确保了相机在航拍中对位移振动做出补偿,改善稳像效果;文献[4]设计了一种基于DSP+FPGA架构的伺服系统,有效隔离载体扰动。云台结构的改进虽然消除外界干扰效果显著,但有成本昂贵且增加系统的复杂性的缺点。

优化控制算法具有成本低且简单有效的优点,算法优化有图像算法和控制算法两个方向。图像算法方向,例如文献[5]采用特征检测和仿射变换技术能有效去除无人机带来的抖动;文献[6]采用灰度投影和模板匹配的方法,可以明显减轻图像序列间的抖动。控制算法方向,文献[7]设计了基于微惯性陀螺仪的稳像控制系统,基本上满足空中云台控制系统稳、准、快的控制要求;文献[8]结合PID控制算法和IMU角度信息,实现云台的图像稳定。视频防抖虽然在有些场合有效消除抖动,但是往往受到算法复杂度高、场景特征点少和视频帧扭曲等因素的影响难以适用于所有场景;控制算法防抖受到轴数、IMU是否安装等硬件条件的限制,优化空间有限。因此云台防抖和视频防抖相结合对防抖效果的提升具有重要的意义。



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作者信息:

赵国辉,陈军,郑海涛,方吉庆,丁玲

(杭州海康威视数字技术股份有限公司,浙江 杭州310051)


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