《電子技術(shù)應(yīng)用》
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執(zhí)法記錄儀防抖算法研究
2023年電子技術(shù)應(yīng)用第4期
趙國(guó)輝，陳軍，鄭海濤，方吉慶，丁玲
（杭州海康威視數(shù)字技術(shù)股份有限公司，浙江 杭州310051）
摘要： 執(zhí)法記錄儀在執(zhí)法過(guò)程中起到關(guān)鍵性的取證作用，但是由于隨身佩戴，錄制的視頻晃動(dòng)嚴(yán)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(jī)械防抖和視頻防抖相結(jié)合的方案。同時(shí)，為提升執(zhí)法記錄儀在復(fù)雜環(huán)境下防抖效果的穩(wěn)定性，提出一種動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)的方案；為解決限位碰撞帶來(lái)的姿態(tài)解析失真問(wèn)題，提出一種快速恢復(fù)方案。
中圖分類號(hào)：TP391
文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.222925
中文引用格式： 趙國(guó)輝，陳軍，鄭海濤，等. 執(zhí)法記錄儀防抖算法研究[J]. 電子技術(shù)應(yīng)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，F(xiàn)ang 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(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)電伺服技術(shù)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的快速發(fā)展，云臺(tái)防抖系統(tǒng)在手持、無(wú)人機(jī)等設(shè)備上得到了廣泛應(yīng)用。針對(duì)云臺(tái)防抖優(yōu)化主要有改進(jìn)云臺(tái)結(jié)構(gòu)和優(yōu)化控制算法兩個(gè)方面，從改進(jìn)結(jié)構(gòu)角度：文獻(xiàn)[1]提出雙處理器共同控制的兩軸云臺(tái)穩(wěn)像控制系統(tǒng)，通過(guò)四元數(shù)姿態(tài)解算法、模糊PID和三階Hermitec插值降速曲線，實(shí)現(xiàn)云臺(tái)自穩(wěn)定和運(yùn)動(dòng)控制；文獻(xiàn)[2]基于閉環(huán)控制原理，綜合3D打印、微控制、微機(jī)電系統(tǒng)等技術(shù)，開(kāi)發(fā)出具有主動(dòng)防抖功能的4自由度手持式云臺(tái)穩(wěn)定器，有效抵償一定限度內(nèi)的機(jī)械抖動(dòng)；文獻(xiàn)[3]從云臺(tái)材料選擇、主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和裝配、云臺(tái)的承載位置和載荷的施加等方面進(jìn)行了研究，提出了一種以多旋翼無(wú)人機(jī)為搭載平臺(tái)的小型三軸對(duì)稱穩(wěn)定云臺(tái)的設(shè)計(jì)方案，確保了相機(jī)在航拍中對(duì)位移振動(dòng)做出補(bǔ)償，改善穩(wěn)像效果；文獻(xiàn)[4]設(shè)計(jì)了一種基于DSP+FPGA架構(gòu)的伺服系統(tǒng)，有效隔離載體擾動(dòng)。云臺(tái)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)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(fù)雜性的缺點(diǎn)。

優(yōu)化控制算法具有成本低且簡(jiǎn)單有效的優(yōu)點(diǎn)，算法優(yōu)化有圖像算法和控制算法兩個(gè)方向。圖像算法方向，例如文獻(xiàn)[5]采用特征檢測(cè)和仿射變換技術(shù)能有效去除無(wú)人機(jī)帶來(lái)的抖動(dòng)；文獻(xiàn)[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(dòng)。控制算法方向，文獻(xiàn)[7]設(shè)計(jì)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(tái)控制系統(tǒng)穩(wěn)、準(zhǔn)、快的控制要求；文獻(xiàn)[8]結(jié)合PID控制算法和IMU角度信息，實(shí)現(xiàn)云臺(tái)的圖像穩(wěn)定。視頻防抖雖然在有些場(chǎng)合有效消除抖動(dòng)，但是往往受到算法復(fù)雜度高、場(chǎng)景特征點(diǎn)少和視頻幀扭曲等因素的影響難以適用于所有場(chǎng)景；控制算法防抖受到軸數(shù)、IMU是否安裝等硬件條件的限制，優(yōu)化空間有限。因此云臺(tái)防抖和視頻防抖相結(jié)合對(duì)防抖效果的提升具有重要的意義。



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作者信息：

趙國(guó)輝，陳軍，鄭海濤，方吉慶，丁玲

（杭州?？低晹?shù)字技術(shù)股份有限公司，浙江 杭州310051）


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