Digital Image Stabilization System

Dla eliminacji niepożądanych drgań kamery w sekwencji obrazów wybrano metodę korelacji fazowej, jako efektywną i dokładną metodę analizy w dziedzinie częstotliwości, bazująca na fourierowskim twierdzeniu o przesunięciu. Pomimo, że analizowanie ruchu nie jest w tej dziedzinie naturalnym sposobem, ma jednak pożądane cechy. Artykuł opisuje metodę oraz całą ścieżkę implementacji: od ewaluacji algorytmu w środowisku MATLAB, przez bitowo wierny model stałoprzecinkowy algorytmu, aż do jego sprzętowej realizacji na platformie FPGA.A typical DIS algorithm consists of the below-mentioned stages: image preprocessing, shift estimation between subsequent frames, unwanted jitter estimation and jitter compensation. To eliminate the unintended motion (jitter) in the sequence of images, a phase correlation method was taken under consideration. It is a powerful and accurate method to determine the relative shift between two signals. Using this method, the whole image is divided into several sub-images, on which phase correlation based motion estimation is performed. These sub-images are used to determine local motion vectors, represented by a vertical and horizontal component. Then, with a simple statistical analysis, an overall camera shift is estimated. The overall frame-to-frame motion consists of two components: intended camera movement (smooth, with a slow, monotonic variations from frame to frame) and unwanted motion (rapid, non-monotonic variations). Thus, temporal filtering can be applied to evaluate an unwanted jitter. Finally, the current image is compensated (framed) due to the evaluated jitter. The paper describes the method itself, as well as the whole path of its implementation: from software MATLAB evaluation of the algorithm, through the bit-accurate model of the algorithm, to the FPGA implementation. Validation of the design was carried out using real image sequences