《電子技術應用》
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執(zhí)法記錄儀防抖算法研究
2023年電子技術應用第4期
趙國輝，陳軍，鄭海濤，方吉慶，丁玲
（杭州海康威視數字技術股份有限公司，浙江 杭州310051）
摘要： 執(zhí)法記錄儀在執(zhí)法過程中起到關鍵性的取證作用，但是由于隨身佩戴，錄制的視頻晃動嚴重，影響后續(xù)的查看和處理。為提高執(zhí)法記錄儀的防抖效果，提出兩軸機械防抖和視頻防抖相結合的方案。同時，為提升執(zhí)法記錄儀在復雜環(huán)境下防抖效果的穩(wěn)定性，提出一種動態(tài)校準的方案；為解決限位碰撞帶來的姿態(tài)解析失真問題，提出一種快速恢復方案。
中圖分類號：TP391
文獻標志碼：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.222925
中文引用格式： 趙國輝，陳軍，鄭海濤，等. 執(zhí)法記錄儀防抖算法研究[J]. 電子技術應用，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

隨著計算機技術、機電伺服技術、計算機視覺技術的快速發(fā)展，云臺防抖系統(tǒng)在手持、無人機等設備上得到了廣泛應用。針對云臺防抖優(yōu)化主要有改進云臺結構和優(yōu)化控制算法兩個方面，從改進結構角度：文獻[1]提出雙處理器共同控制的兩軸云臺穩(wěn)像控制系統(tǒng)，通過四元數姿態(tài)解算法、模糊PID和三階Hermitec插值降速曲線，實現云臺自穩(wěn)定和運動控制；文獻[2]基于閉環(huán)控制原理，綜合3D打印、微控制、微機電系統(tǒng)等技術，開發(fā)出具有主動防抖功能的4自由度手持式云臺穩(wěn)定器，有效抵償一定限度內的機械抖動；文獻[3]從云臺材料選擇、主體結構的設計和裝配、云臺的承載位置和載荷的施加等方面進行了研究，提出了一種以多旋翼無人機為搭載平臺的小型三軸對稱穩(wěn)定云臺的設計方案，確保了相機在航拍中對位移振動做出補償，改善穩(wěn)像效果；文獻[4]設計了一種基于DSP+FPGA架構的伺服系統(tǒng)，有效隔離載體擾動。云臺結構的改進雖然消除外界干擾效果顯著，但有成本昂貴且增加系統(tǒng)的復雜性的缺點。

優(yōu)化控制算法具有成本低且簡單有效的優(yōu)點，算法優(yōu)化有圖像算法和控制算法兩個方向。圖像算法方向，例如文獻[5]采用特征檢測和仿射變換技術能有效去除無人機帶來的抖動；文獻[6]采用灰度投影和模板匹配的方法，可以明顯減輕圖像序列間的抖動?？刂扑惴ǚ较颍墨I[7]設計了基于微慣性陀螺儀的穩(wěn)像控制系統(tǒng)，基本上滿足空中云臺控制系統(tǒng)穩(wěn)、準、快的控制要求；文獻[8]結合PID控制算法和IMU角度信息，實現云臺的圖像穩(wěn)定。視頻防抖雖然在有些場合有效消除抖動，但是往往受到算法復雜度高、場景特征點少和視頻幀扭曲等因素的影響難以適用于所有場景；控制算法防抖受到軸數、IMU是否安裝等硬件條件的限制，優(yōu)化空間有限。因此云臺防抖和視頻防抖相結合對防抖效果的提升具有重要的意義。



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作者信息：

趙國輝，陳軍，鄭海濤，方吉慶，丁玲

（杭州?？低晹底旨夹g股份有限公司，浙江 杭州310051）


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