Сборник докладов республиканской научно-технической конференции значение информационно-коммуникационных

 
МЕТОДЫ ПОДАВЛЕНИЯ ДРОЖАНИЯ КАДРА В СИСТЕМЕ 
ОХРАННОГО ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЕ 
Ю.Р. Мамбетшарипов (преподаватель, ТУИТ им. Мухаммада аль-Хоразмий) 
Современные угрозы обуславливают широкое распространение систем 
безопасности, функционирующих на основе различных физических 
принципов. В последние годы значение охранного видеонаблюдения 
непрерывно возрастало: от вспомогательной подсистемы, роль которой 
сводилась, как правило, к проверке информации, поступающей от других 
подсистем, до статуса ключевого элемента систем безопасности. Во многом 
такой прогресс в развитии видеонаблюдения стал возможен благодаря 
переходу от аналоговых технологий к цифровым, которые используются в 
настоящее время совместно с сетевыми технологиями. 
При трансляции ТВ изображений
 
в системе охранного видеонаблюдение
 
происходит преобразование изображения в электрический сигнал, который 
после преобразовании и передачи снова преобразуется в изображение на 
экране монитора. При этом в каждом звене ТВ тракта могут происходить 
искажения сигнала, непосредственно влияющие на точность реконструкции 
изображения или его визуальное качества. 

---

99 
Человеческий глаз очень чувствителен к дрожанию кадра, поскольку 
лучше всего реагирует движение, а хаотичное движение является сильным 
раздражителем для глаза. Поэтому просмотр фильмов с дрожанием кадра 
очень неприятен для человека. 
Можно выделить четыре разных подхода к подавлению дрожания кадра: 
1. С использованием векторов движения (Motion Vectors) 
2. С использованием особых точек (Feature) 
3. Подход на основе Image-Based Rendering 
4. С построением аффинной модели 
Алгоритмы подавления дрожания кадра, использующие вектора 
движения 
Аппарат Motion Estimation используется практически во всех областях 
обработки видео. Задача - определить направление и скорость движения 
небольших частей кадра. Для этого кадр разбивается прямоугольной сеткой 
на блоки (обычно размера 16x16), и для каждого блока в предыдущем кадре 
ищется наиболее похожий блок. Т.е. ищутся такие 
),
,
(
y
x


что минимальна 
ошибка 









S
y
x
i
i
y
y
x
x
I
y
x
I
error
)
,
(
2
1
))
,
(
)
,
(
(
Таким образом, каждому блоку ставится в соответствие пара 
),
,
(
y
x


которая называется вектор движения. 
Применение Motion Estimation для подавления дрожания видео 
заключается нахождение сдвига кадра. Простейший подход заключается в 
определении сдвига кадра, взятием медианы от набора векторов движения. 
Таким образом, для последовательности кадров получаем набор сдвигов 
)
0
,
0
,
,
(
i
i
i
y
x
T



. А сдвиги без дрожания 
*
i
T
получаем применяя к набору из 
i
x

и набору из 
i
y

фильтр усреднения. 
Подавление дрожания осуществляется смещением каждого кадра на 
разницу между сглаженным сдвигом и сдвигом в исходном видео, т.е. 
i
i
T
T

*
. 
Этот подход очень прост и дает не очень хороший результат. К тому же, 
он не определяет поворот.
Существуют разные методы Feature Tracking (например, KLT, IPAN), но 
каждый, как правило, из двух шагов: 
1)
Выбор особых точек (Feature Selection) 
2)
Определение смещения особой точки между соседними кадрами 
(Tracking) 
На этом этапе производится отбор точек, обладающих набором 
определенных свойств, которые в разных методах выбираются по разному, 
но обычно их выбирают в окрестностях сильно неоднородных участков 
изображений (например, углы). 
Для определения смещения особой точки, выделяется некоторая ее 
окрестность, смещение ищется путем нахождения в следующем кадре 
области наиболее похожей на выделенную (аналогично Motion Estimation). 

---

100 
Алгоритм подавления дрожания кадра на основе метода
Image-Based Rendering 
Данный метод использует аппарат особых точек, но основная идея 
заключается в использовании Image-Based Rendering (передставление основы 
изображения) Поэтому он рассматривается отдельно. 
Данный метод работает по следующей схеме: 

выбираются особые точки, и для них определяются траектории 

полученные траектории сглаживаются, исходя из предположения о 
равномерности движения камеры 

в каждой особой точке, координаты которой получены 
сглаживанием, определяется значение яркости. 
Для определения нового значения яркости в точке выбирается несколько 
кадров, в которых положение этой же особой точки близко к полученному 
сглаживанием. 
Таким образом, установлено, что человеческий глаз очень чувствителен 
к дрожанию кадра и просмотр фильмов с дрожанием кадра очень неприятен 
для человека. Поэтому применяются специальные меры по устранению 
кадрового дрожания на основе методов векторов движения (Motion Vectors),
особых точек (Feature), основе Image-Based Rendering и построением 
аффинной модели.