Стабилизация видеопотока

[bluebyte 1]

Есть задача стабилизировать видео. Что посмотреть на эту тему в openCV? Беглый осмотр не привел к результату.

Или openCV тут не нужен? Тогда как подойти к задаче?

У меня пока такие мысли. Взять видео. Построить график смещений. Сгладить его. Выдать видео, смещая каждый кадр по сглаженным данным.

[Nuzhny 236]

Да, в OpenCV ничего готового нет. Обычно кадр разбивают на блоки, ищут их смещение и с помощью RANSAC отбирают вектора смещений, наиболее точно удовлетворяющие модели преобразования кадра в кадр. Модели бывают разные: просто смещение, плюс поворот, плюс приближение/удаление камеры.

Если видео было предварительно пережато каким-нибудь потоковым кодеком, то такой подход не сработает. Можно искать на изображении дескрипторы и смотреть на их вектора смещения. Этот метод гораздо медленней.

[bluebyte 1]

Можно искать на изображении дескрипторы и смотреть на их вектора смещения. Этот метод гораздо медленней.

А что такое дескрипторы?

[Smorodov 564]

Вот, почитайте : http://habrahabr.ru/blogs/algorithm/103107/

И дипломная работа по этой теме: http://se.math.spbu.ru/SE/diploma/2011/Gladysheva%20Julija%20-%20text.pdf

И документ на англ. про стабилизацию изображения с использованием дескрипторов и фильтра Кальмана. http://117.211.100.42:8180/jspui/bitstream/123456789/1171/1/ECSP10.pdf

[bluebyte 1]

Вот, почитайте : http://habrahabr.ru/blogs/algorithm/103107/

И дипломная работа по этой теме: http://se.math.spbu.ru/SE/diploma/2011/Gladysheva%20Julija%20-%20text.pdf

И документ на англ. про стабилизацию изображения с использованием дескрипторов и фильтра Кальмана. http://117.211.100.42:8180/jspui/bitstream/123456789/1171/1/ECSP10.pdf

Огромное спасибо!

[Nuzhny 236]

Вспомнил! Лаборатория компьютерной графики этим занималась. Посмотри здесь, здесь и вообще здесь.

[bluebyte 1]

Вспомнил! Лаборатория компьютерной графики этим занималась. Посмотри здесь, здесь и вообще здесь.

Класс! Спасибо!

[bluebyte 1]

Нужна еще помощь!)

Смотрите. Вот я нашел совпадающие ключевые точки на соседних кадрах с помощью SURF-дескрипторов. Есть ли какой-нибудь инструмент в openCV для анализа этих точек и построения модели движения камеры?

PS: прошу прощения за глупые вопросы, я только учусь

[Smorodov 564]

Вопрос не глупый. Это непростая задача.

Посмотрите библиотеки MRPT и OpenSLAM (EKFMonoSLAM).

Там есть средства для этого.

[bluebyte 1]

Вопрос не глупый. Это непростая задача.

Посмотрите библиотеки MRPT и OpenSLAM (EKFMonoSLAM).

Там есть средства для этого.

Спасибо! Библиотеки буду изучать позже, пока решил пойти другим путем. Просто сдвигаю кадры относительно сглаженных данных. В общем-то получилось то, что хотел, хотя scale и rotate не обрабатываются.

Есть еще один вопрос!) Можно как-нибудь сдвигать изображение на долю пикселя? Нет, я, конечно, в курсе, что бит не делим. Снимаемый на камеру мир непрерывен, поэтому малейшее смещение отразится не в смещение пиксела, а в изменение, передаваемой им информации. Ой, ну и умею же я запутать)

[Smorodov 564]

Можно попробовать сначала увеличить все изображение с необходимой интерполяцией (линейной или может более сложной), затем сдвинуть и снова уменьшить. Способ незатейливый, но думаю должен работать.

[bluebyte 1]

А попридирайтесь к результату, пожалуйста. Что бросается в глаза? А то я уже ничего не вижу)

http://www.youtube.com/watch?v=xSYkE-QRPtc&feature=player_detailpage

[Nuzhny 236]

В целом неплохо. Есть несколько проблем:

1. Аппаратная: при резких движениях камеры изображение с ней размазывается - качество стабилизации, соответственно, падает. Можешь покадрово просмотреть своё видео и убедиться. Чтобы этого не происходило надо на камере увеличить скорость электронного затвора. Очень немногие камеры такое умеют, в основном для профессионального видеонаблюдения или распознавания номеров.

2. Когда ты двигаешь камеру руками, то происходят не только сдвиги по вертикали и горизонтали, но и повороты вокруг 3-х осей. Особенно трудно бороться с поворотом вокруг оптической оси камеры. Мне показалось, что этот вариант у тебя не учитывается.

P.S. Стабилизацию на основе дескрипторов делаешь?

[Smorodov 564]

Вначале правое изображение почему-то ползет по горизонтали вправо.

Накопление статистики с нулевых значений?

В матлабе стабилизацию делают по шаблону. http://www.mathworks.com/products/computer-vision/demos.html?file=/products/demos/shipping/vision/videostabilize.html

Может быть и Вам найти область, где концентрация дескрипторов побольше, взять с нее шаблон или несколько таких шаблонов, и искать их на следующих 5-и 7-и кадрах, так и повороты можно определять. На 3-м - 4-м кадрах подбирать следующий набор, и так перехватывать.

Еще документ, который может быть Вам интересен: http://research.microsoft.com/en-us/people/yasumat/fullframe_cvpr05.pdf

И здесь посмотрите: http://www.codeproject.com/KB/recipes/ImgAlign.aspx?display=Print

[bluebyte 1]

В целом неплохо. Есть несколько проблем:

1. Аппаратная: при резких движениях камеры изображение с ней размазывается - качество стабилизации, соответственно, падает. Можешь покадрово просмотреть своё видео и убедиться. Чтобы этого не происходило надо на камере увеличить скорость электронного затвора. Очень немногие камеры такое умеют, в основном для профессионального видеонаблюдения или распознавания номеров.

2. Когда ты двигаешь камеру руками, то происходят не только сдвиги по вертикали и горизонтали, но и повороты вокруг 3-х осей. Особенно трудно бороться с поворотом вокруг оптической оси камеры. Мне показалось, что этот вариант у тебя не учитывается.

P.S. Стабилизацию на основе дескрипторов делаешь?

1. Да, с камерой проблема. У меня только на мыльнице есть. Написано, что снимает 50fps, но на деле разницы ни какой. В некоторых кадрах книги сплющиваются, размываются, от этого на итоговом видео куча всяческих дерганий. Надо попробовать что-нибудь в сети нарыть.

2. "Мне показалось, что этот вариант у тебя не учитывается." - совершенно верно. Я пошел по самому простому пути. Определил SURF-дескрипторы, вычислил графики смещений по x y, сгладил их и вывел. Можно еще поворот по этой же плоскости сделать. Но, видимо, хорошего результата так не добиться. Буду думать по поводу того, как сделать на базе ключевых точек модель движения камеры и сглаживать ее.

[bluebyte 1]

Вначале правое изображение почему-то ползет по горизонтали вправо.

Накопление статистики с нулевых значений?

Я в первом проходе собираю данные о смещениях, сглаживаю каждую точку относительно прошлого и будущего - своеобразный аналог moving avarage, который знает будущее Плюс я еще раз сгладил этот же график более быстрой, но уже настоящей moving avarage, чтобы меньше была реакция на резкие движения.

В матлабе стабилизацию делают по шаблону. http://www.mathworks.com/products/computer-vision/demos.html?file=/products/demos/shipping/vision/videostabilize.html

Может быть и Вам найти область, где концентрация дескрипторов побольше, взять с нее шаблон или несколько таких шаблонов, и искать их на следующих 5-и 7-и кадрах, так и повороты можно определять. На 3-м - 4-м кадрах подбирать следующий набор, и так перехватывать.

Еще документ, который может быть Вам интересен: http://research.microsoft.com/en-us/people/yasumat/fullframe_cvpr05.pdf

И здесь посмотрите: http://www.codeproject.com/KB/recipes/ImgAlign.aspx?display=Print

Спасибо за ссылки, буду продолжать изучать. Потом в конце поделюсь реализацией. Вдруг кому будет интересно.

[mrgloom 242]

про дрожание камеры

http://forum.vingrad.ru/forum/topic-332210.html

[ProgRoman 9]

У меня вопрос есть ли стандартные наборы для оценки качества алгоритма стабилизации?

[Nuzhny 236]

Не слышал, хотя занимался данным вопросом.

Немного мыслей. Есть много нюансов. Надо собрать набор видео, вручную или полуавтоматически найти матрицы преобразования между соседними кадрами и по этим данным тестировать алгоритм поиска этих преобразований

1. Камера неподвижна? Тогда проще: тестируем алгоритм поиска преобразований по собранным данным.. Это раз. Далее надо как-то оценивать качество алгоритма слияния кадров (называется warping, warp, fuse). Особенно на границах. Тут могут быть варианты, но основной - неподвижность всех элементов сцены и их минимальное искажение. То есть как ни шатается камера, а здание в центре должно оставаться зданием в центре и не искажаться краевыми эффектами.

2. Если камера движется, то дело сильно усложняется. Понятно, что абсолютная неподвижность тут невозможна и вредна. Вот идёт человек с камерой в руках и снимает. Что надо стабилизировать? Очевидно что дрожание рук - да. А раскачивание камеры с каждым шагом? Думаю, что эти движения - нет. Резкий поворот камеры - тоже нет, запаздывания тут вредны, но ситуацию трудно отличить от дрожания камеры.

[ProgRoman 9]

камера неподвижная.

Далее надо как-то оценивать качество алгоритма слияния кадров (называется warping, warp, fuse). Особенно на границах. Тут могут быть варианты, но основной - неподвижность всех элементов сцены и их минимальное искажение. То есть как ни шатается камера, а здание в центре должно оставаться зданием в центре и не искажаться краевыми эффектами.

Неподвижность я думаю просто вектором смещений(dx,dy)(т.к. камера неподвижна) чем меньше тем лучше) а вот о границах я даже не подумал... как я понимаю их же обрезать придётся...

[ppop21285 6]

 В OpenCV 3.0 есть целый раздел: opencv_videostab, и пример: ххх\source\samples\cpp\videostab.cpp.

Edited August 27, 2015 by ppop21285

[ProgRoman 9]

Да в opencv уже есть реализация, я пока с алгоритмом не определился буду пробовать и opencv конечно тоже, вообще нужна стабилизация за реальное время, так что буду тестировать несколько вариантов, вроде бы на ютубе есть стабилизация... правда не знаю есть ли реализация в открытом доступе)